随着电力电子技术和计算机技术的飞速发展,交流电气传动已正在逐步替代传统的直流电气传动。交流电机控制技术具有代表性的有调压调频控制、转差频率控制、磁场定向控制(矢量控制)以及随后出现的直接转矩控制(DTC)等。直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后发展起来的又一种高性能的交流调速技术。本文在建立交流电动机数学模型的基础上,首先分析了直接转矩控制的原理,在此基础上探讨了直接转矩控制系统磁链估算的方法。深入研究了DTC控制系统传统的定子磁链观测方法,提出实现高性能的DTC控制的关键环节是实现对电机磁链的准确观测。为了改善DTC控制的性能,克服传统定子磁链观测的不足,本文提出了一种新型的直接转矩控制系统的定子磁链观测模型,采用一阶低通滤波器替换u-i模型中的纯积分环节,并引入PI闭环校正环节来补偿磁链观测的直流偏置误差,有效地估计出定子磁链,改善了DTC控制的各项技术性能。无速度传感器是当今电机控制领域的研究热点,本文讨论了电机转速基本的估算方法,在此基础上,将坐标系建立在旋转的定子电流矢量上,所建立的速度估算方程不含定子电阻的积分项,这种速度估算法计算量小,精度较高,为构成交流电机的无速度传感器控制系统创造了良好的条件。本文在理论推导的基础上,以窄轨矿用机车的变频调速为研究背景,对提出的磁链估算模型和速度辨识模型进行了仿真研究,对控制技术中的主要控制策略及相关的智能技术进行了实验验证,完成了软硬件的开发,得到了相关的实验数据。仿真和实验研究的结果验证了本文提出的定子磁链与转速估计方法具有一定的可行性和有效性。