永磁同步电机(Permanent Magnetic Synchronous Motor,PMSM)凭借其结构特点和优异的性能,在航空航天、汽车研发、工业制造等领域大放异彩。直接转矩控制具有系统构造简单、转矩响应迅速的特点,受到了广泛的关注。本文针对永磁同步电机直接转矩控制系统存在的超调抖振频发、抗扰动性能较弱以及机械式传感器自身局限性等问题,从系统控制环节和无传感器控制部分两方面进行改进,研究了一种基于无差拍的永磁同步电机无传感器控制系统,具体内容如下:首先,叙述永磁同步电机与其控制策略的发展以及无传感器控制策略的研究现状,介绍了几种常见的无传感器控制策略。其次,介绍坐标变换原理,建立多种坐标系下电机数学模型,分析直接转矩控制原理,建立基于空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)的永磁同步电机直接转矩控制系统,通过MATLAB/Simulink平台仿真验证其可行性。再次,对系统控制环节进行改进。选取非奇异快速终端滑模面和变指数趋近律,设计新型滑模控制器应用于转速控制环节。在此基础上,采用无差拍控制思想建立电机离散化模型,通过电压控制律的推导设计定子磁链和电磁转矩无差拍控制器,并结合改进的磁链,以进一步提升控制性能。对两种控制器进行仿真对比验证,突出无差拍控制策略的有效性和优越性。最后,对系统无传感器控制部分进行改进。在传统滑模观测器(Sliding Mode Observer,SMO)的基础上,设计一种超螺旋滑模观测器(Super-Twisting Sliding Mode Observer,STSMO),引入超螺旋滑模算法得到控制律,结合锁相环技术估算转子位置,通过仿真对比验证超螺旋滑模观测器的性能。将本文的控制器和观测器组合到一起,建立基于无差拍的永磁同步电机无传感器直接转矩控制系统模型,仿真结果显示,在电机启动、外加扰动等情况下,该系统均能保持优异的性能以及鲁棒性。