永磁同步电机因其高功率和高性能而广泛地应用于交流伺服系统中,因此,如何提高永磁同步电机的控制性能具有很大的研究价值。众所周知,电机控制的本质是对转矩的控制,所以自直接转矩控制策略应用到永磁同步电机上以来,该项技术的理论研究和应用成为了学术热点。在离散域对电机控制器进行设计时,可以在系统模型的基础上将系统收敛至给定值所需的采样时间预测出来,而无差拍控制作为预测控制算法的一种,可以使得系统在下一采样周期跟踪上给定信号,其原理简单且易于数字实现。针对永磁同步电机直接转矩控制系统中存在的转矩抖动大和稳定性差的缺点,本文将无差拍预测控制技术应用到永磁同步电机的直接转矩控制策略中,并结合空间电压矢量调制方式,大大削弱了系统抖动,同时提升了系统的动、静态响应性能。本文的研究内容如下:首先,建立了内置式永磁同步电机的数学模型,并将电机与逆变器看作一个整体,阐明了永磁同步电机的直接转矩控制原理,得到了完整的永磁同步电机直接转矩控制系统。其次,针对直接转矩控制系统抖动大且存在稳态误差的缺点,将空间矢量调制技术与直接转矩控制技术结合,获得了恒定的控制电压切换频率,削弱了系统抖动。同时,结合永磁同步电机的离散模型推导了无差拍直接转矩控制算法,并设计了闭环混合磁链观测器对磁链进行估计。再次,分析了在电压受限情况下,无差拍直接转矩控制系统不同的运行状态,并针对由电机建模不精确和参数变化因素而导致的系统误差提出了转矩参考修正方案,消除了转矩的稳态误差,并利用非线性系统的小信号模型对加入转矩参考修正后的系统进行了稳定性分析。同时,为了进一步提升转矩的动态响应性能,推导了最大转矩磁链比算法对磁链参考进行修正,并将磁链参考修正方案与转矩参考修正方案同时应用到无差拍直接转矩控制系统中,构成了改进型的无差拍直接转矩控制系统。最后,通过MATLAB/Simulink仿真和以QuaRC控制板为核心的电机实验平台对以上理论研究进行了验证,仿真和实验结果同时验证了理论的有效性。