永磁同步电动机主要应用于调速驱动及伺服控制中。由于其体积小、重量轻、调速范围宽、功率密度大等一系列优点,使得永磁同步电动机越来越引起人们的重视。作为一种新型的交流电动机控制技术,直接转矩控制具有控制方式简单、转矩响应快、便于实现数字化控制等优点,在交流传动中正得到越来越多的应用。因两者优秀的特性,将这两种技术相结合已成为现代交流传动领域发展的热点。本文以永磁同步电动机为研究对象,在直接转矩控制相关理论基础上对常规永磁同步电动机直接转矩控制进行仿真研究,从而验证了该系统具有的良好控制效果及其滞环参数对系统的影响。常规永磁同步电动机直接转矩控制系统主要存在着两个缺陷,一是磁链与电磁转矩脉动较大；二是逆变器开关频率不恒定。为了对常规永磁同步电动机直接转矩控制系统中存在的不足进行改善,本文分别将空间矢量调制与模糊逻辑应用于常规永磁同步电动机直接转矩控制系统中,通过仿真研究可知,基于模糊逻辑的永磁同步电动机直接转矩控制系统较好的对磁链与电磁转矩脉动进行了抑制,但相对空间矢量调制的改善方法抑制效果稍差；基于空间矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制系统不仅使磁链与电磁转矩脉动得到改善,同时还克服了常规直接转矩控制系统中开关频率不固定的缺点；在电磁转矩响应速度上,得到常规永磁同步电动机直接转矩控制系统响应最快,基于模糊逻辑的永磁同步电动机直接转矩控制系统次之,基于空间矢量调制的永磁同步电动机直接转矩控制系统最慢的结论。转速与定子磁链估计的精度直接影响着永磁同步电动机的控制性能,常规永磁同步电动机直接转矩控制系统中转速的估计主要通过机械式传感器测量获得,这不仅增加了系统成本,而且还限制了其在恶劣环境中的应用。将无传感器技术应用于永磁同步电动机直接转矩控制系统中,实现速度与定子磁链的在线实时估计,从而将较好地解决机械式传感器及定子磁链估计不准确带来的问题。本文在此背景下建立了一个高性能的无传感器的永磁同步电动机直接转矩控制系统,该系统通过扩展卡尔曼滤波器而实现对永磁同步电动机的定子磁链、转速、转子位置角的在线实时观测。为了解决永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制系统中,扩展卡尔曼滤波器在转速估计时系统噪声与测量噪声难以较准确获得的问题,本文提出了一种基于改进粒子群优化的扩展卡尔曼滤波器转速估计方法,该方法融合了粒子群算法与遗传算法的优点,经过实验仿真表明,当将此方法应用于扩展卡尔曼滤波器系统噪声与测量噪声寻优时,与遗传算法、粒子群算法相比,改进粒子群在优化扩展卡尔曼滤波器时能更加迅速地找到较优解。