永磁同步电机因为拥有功率密度大、运行效率高、调速性能好等优点被广泛使用在社会生产中,特别是电动汽车产业。直接转矩控制具有结构简单、转矩响应迅速等优势,在近年来被广泛关注和深入研究。同时,其也存在着转矩和磁链脉动大、低速运行性能差的缺点。所以,怎样抑制转矩脉动一直是学术研究中的重点和热点。本文主要对永磁同步电机直接转矩控制中的定子磁链观测以及抑制转矩和磁链脉动的问题进行了优化研究。首先,本文概述了交流电机驱动技术的发展历程和直接转矩控制技术的国内外研究现状,并介绍了永磁同步电机的基本结构、坐标变换和数学模型,阐述了直接转矩控制技术的基本原理和实现过程。在此基础上分析了磁链和转矩脉动大的原因:低速工况下传统电压模型计算磁链和转矩不准确,且转矩滞环和磁链滞环本身的特点决定脉动必然存在。然后,针对转矩和磁链脉动大的问题,从控制策略角度本文设计了一种基于滑模观测器结合占空比调制的方法对直接转矩控制进行优化。一方面,采用滑模观测器提高定子磁链观测精度,使用Lyapunov稳定性定理分析验证了其收敛性,同时采用有效磁链概念,建立扩张状态观测方程,减少对电机参数的依赖。另一方面,利用零矢量降低转矩的特点,根据转矩变化量和磁链变化量计算占空比大小,从而减小磁链和转矩波动。通过在MATLAB/Simulink软件建模和仿真对比分析研究,实验结果证明本文所提控制策略能有效地抑制转矩和磁链脉动。最后,采用dSPACE和Typhoon半实物仿真系统,搭建了永磁同步电机驱动技术实验平台。利用该实验平台进行了基于滑模观测器和占空比调制相结合的PMSM-DTC优化控制方案的实验测试。实验结果表明,改善后的控制系统能够准确观测定子磁链并显著减小转矩和磁链波动,验证了本文控制方案的有效性。