异步电机（Asynchronous motor）具有结构简单、成本低廉、运行可靠、低噪声等优点，是生产生活中应用极为广泛的一类电机。异步电机是一个强耦合、非线性和多参数的复杂系统，直接转矩控制（Direct torque control,DTC）在很大程度上解决了矢量控制中计算控制复杂、特性易受电机参数影响的一些问题，具有动态响应快，鲁棒性好，结构简单等优点，广泛应用于电机系统中。本文详细研究异步电机直接转矩控制系统，主要工作内容如下：
　　本文在结合六种基本空间矢量、坐标变换理论建立异步电机的动态数学模型的基础上，分析了电压空间矢量与异步电机磁链空间矢量和电磁转矩之间的关系，并且介绍了基于滞环控制的传统直接转矩控制的基本原理：将定子磁链实际幅值ψs和实际转矩Te与给定磁链幅值ψs*和给定转矩Te*相比较，经过比较获得两个误差值，输入至两个滞环控制器，获得磁链信号ψQ和转矩信号TQ，利用空间矢量的分析方法对电磁转矩和定子磁链进行直接控制，运用仿真软件Matlab/Simulink对传统滞环控制DTC进行仿真，仿真结果验证了直接转矩控制系统动态响应速度快、鲁棒性好和结构简单等固有的优点，但同时也存在电磁转矩和磁链脉动大，开关频率不恒定的缺点。最后分析和研究了异步电机在低速阶段运行时，传统定子磁链u-i观测模型中由纯积分器引起的积分初值和直流偏移误差问题和定子电阻Rs变化及其压降变化引起对定子磁链观测不准确等问题。
　　针对传统定子磁链u-i观测模型和定子电阻在电机低速运行时对定子磁链观测不准确等问题，推导了电流转速模型（i-n模型）的计算表达式；针对传统DTC中转矩和磁链脉动大、开关频率不稳定等问题，详细介绍了空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）的基本原理和实现方式，引入SVPWM替代传统开关矢量表，将SVPWM结合到异步电机DTC系统中，将PI控制器取代传统DTC中的滞环控制器实现异步电机改进SVM-DTC。在Matlab/simulink软件下基于指数趋近率滑模控制器搭建了定子磁链i-n模型和改进低通滤波器的补偿算法定子磁链观测u-i模型的仿真模型，旨在提高异步电机低速域控制性能，仿真验证了该方案的可行性和有效性，同时发现了本控制系统所存在的磁链和转矩脉动大的问题有待优化。
　　针对一阶指数趋近率滑模控制固有的抖振问题，提出了一种高阶滑模控制算法——Super-twisting滑模控制算法。设计Super-twisting（ST）二阶滑模控制器，取代转矩、磁链和转速的PI控制器，形成基于定子磁链i-n观测模型的ST-SVPWM-DTC系统并在Matlab/Simulink平台下搭建仿真模型，通过仿真实验验证了该方案的正确性，同时与一阶指数趋近率滑模控制SVPWM–DTC的仿真结果进行对比分析，证明了对系统改进的有效性，并且验证了异步电机低速控制性能不受定子电阻Rs值影响。