矩阵变换器-永磁同步电机系统具有功率密度高、电机再生能量回馈等优势,适用于对设备体积和重量有严格要求的领域,具有广阔的应用前景。本文针对传统矩阵变换器-永磁同步电机系统直接转矩控制转矩波动大、开关频率不固定问题展开研究。本文分析了直接转矩控制下永磁同步电机定子电压与电磁转矩、定子磁链间的关系,并以此为基础,推导了矩阵变换器18个有效电压矢量对永磁同步电机电磁转矩和定子磁链的调控作用表达式,兼顾电机系统对输入侧无功功率的需求,进一步分析了矩阵变换器输入电流矢量对电机系统电源侧无功功率的调控作用。结合矩阵变换器矢量幅值随时间变化的特点,对直接转矩控制转矩波动大、开关频率不固定的影响因素进行了分析。通过对已有的可实现固定开关频率策略的对比研究,本文设计一种能够实现转矩波动抑制的转矩控制器,来代替传统的三级滞环转矩比较器。在对转矩变化率进行局部线性化处理的基础上,建立了转矩闭环控制系统的小信号模型。依据经典控制理论,结合矩阵变换器矢量幅值随时间变化的特点,提出转矩控制器参数和三角波波形参数设计的方法,形成矩阵变换器-永磁同步电机系统低转矩波动直接转矩控制策略。为了验证低转矩波动直接转矩控制的有效性,本文利用Matlab/Simulink设计了矩阵变换器-永磁同步电机系统仿真模型,通过仿真初步验证了本文所提低转矩脉动直接控制的有效性。随后搭建了矩阵变换器-永磁同步电机实验系统平台,对本文所提策略进行了实验验证,实验结果表明,本文所提策略在保持动态响应迅速的同时能够实现对转矩波动的抑制。