煤炭作为传统能源在火力发电、冶金等工业领域仍然担任着不可或缺的角色。刮板输送机凭借其运行平稳、单位运费低和可连续运输大量煤炭资源的优势在物料运输方面具有举足轻重的作用。本文以中国平煤神马集团煤矿采煤工作面技术升级为背景,从无差拍直接转矩控制、多电机功率平衡控制和无位置传感器控制三个方面出发对刮板输送机永磁直驱系统进行研究。首先对永磁同步电机的基本结构进行了介绍并推导其数学模型。简要阐述了永磁同步电机的直接转矩控制的基本原理并做了相应的仿真验证,为下文的研究内容打基础。其次,针对传统直接转矩控制所存在的脉动大、开关频率不固定的问题,采用空间矢量调制算法对其进行改进并通过数学推导实现了电磁转矩和定子磁链的无差拍控制。通过空间矢量调制算法可降低传统DTC的转矩脉动并固定其开关频率。通过无差拍控制算法可进一步提升DTC的动态响应性能,从而提高DB-DTFC控制系统的性能。针对刮板输送机多电机协同运行时所存在的功率不平衡问题,采用主从控制策略对机头双PMSM进行协同控制,同时,采用环形交叉耦合策略解决主从控制不适用于柔性连接的机头尾电机的问题。此外,将刮板输送机的启动加速曲线设计成“S”型以降低启动冲击电流,从而提高刮板输送机的可靠性和安全性。针对传统一阶滑模观测器法进行无位置传感器控制时所存在的颤振问题和速域窄问题,引入超螺旋算法与滑模观测器相结合形成二阶滑模观测器,可有效降低滑模颤振。此外,将二阶滑模观测器的系数设计成与电机转速相关的量可有效扩大无位置传感器算法的稳定速域。最后,根据Lyapunov稳定性判据验证了二阶滑模观测器的有效收敛性。最后,以中国平煤神马集团煤矿永磁同步电机直驱系统为实验平台对算法进行验证,具有实际工程实践意义。