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永磁同步电动机(PMSM)具有调速性能好、功率密度高、静态运行平稳和更优的动态响应性能,被广泛的应用在工业领域。在交流电机调速技术中,由于直接转矩控制(DTC)避免了旋转坐标变换,具有动态相应快、强鲁棒性、对电机参数依赖少等优越性能,使得永磁同步电动机直接转矩控制(PMSM-DTC)成为近几年国内外学者研究的热点。针对PMSM-DTC存在的定子磁链观测精度不高、电磁转矩脉动大、定子电流谐波含量高等问题,本文将在空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)策略和磁链观测算法上进行改进研究。本文首先阐述了永磁同步电动机直接转矩控制的发展现状和趋势。然后分析PMSM-DTC的工作原理及具体实现方法,并介绍了传统永磁同步电动机直接转矩控制系统中存在的一些问题,为后面控制方法改进研究埋下伏笔。针对PMSM-DTC因负载转矩和转速的变化而引起的电磁转矩脉动大、定子电流谐波含量高的问题,本文研究了基于60°坐标系的SVPWM算法,深入分析了基于60°坐标系的两电平和二极管钳位型(NPC)三电平逆变器SVPWM算法的设计方法;使用MATLAB/Simulink软件进行仿真研究,建立了基于60°坐标系SVPWM算法的PMSM-DTC仿真模型,仿真证明该算法能够减小电磁转矩脉动和定子电流谐波含量。为提高PMSM-DTC的磁链观测精度,本文对电压模型磁链观测算法进行研究。传统电压模型磁链观测器中的积分环节会在磁链观测过程中产生直流偏置问题,本文研究使用滤波器取代电压模型磁链观测器中的纯积分环节,并采用二阶广义积分器锁频环(SOGI_FLL)算法对PMSM的同步角频率进行观测,将观测得到的角频率用来动态调整滤波器的截止频率,从而避免电压模型磁链观测算法中引入滤波器所带来相位和幅值误差问题。通过仿真验证了所提算法能够提高磁链观测精度,提高了PMSM-DTC的动、静态性能。最后设计了以型号为SH79F1611的MCU为主控芯片的PMSMDTC控制器,硬件电路主要由电源电路和驱动电路以及AD采样电路组成。PCB制成之后完成元器件焊接工作,调试PCB的电源模块以及控制部分的模块。根据以上理论知识,在KEIL环境下编写软件控制程序,通过仿真器在线DEBUG。然后在测功机实验平台上做了相关实验,通过实验结果验证了本文理论研究的可行性与实用性。