同步磁阻电机(Synchronous Reluctance Motor,SynRM)因其高精度、高功率因素、高效率、低成本等优点而被视为一种替代永磁同步电机和异步电机在水泵、风机、空压机等领域应用的理想电机,逐渐受到各方专家学者的关注。由于电机在驱动水泵和风机的应用场合中,其环境复杂多变以及电机承受负载变化较大,所以如何解决在恶劣环境下因传感器引入而给系统带来的可靠性、成本限制问题;在控制算法上如何提高电机的启动力矩和带载能力的问题成为了目前研究的热点,也是是本课题研究的关键内容。首先,基于同步磁阻电机数学模型的分析,引入了同步磁阻电机的直接转矩控制方法;为了降低成本和解决传感器可靠性等问题,本文采用了基于定子磁链模型的位置/速度估算方法;设计了基于积分分离思想的PI调节器,引入以磁链环/转矩环为内环和速度环为外环的三环控制结构;为了提高电机的启动力矩和带载能力,提出了基于瞬时功率理论的转矩估算及磁链补偿方法,最终形成基于功率补偿的同步磁阻电机的无位置传感器直接转矩控制系统。再者,为了验证算法的有效性,基于直接转矩控制思想,确定了系统原理框图,基于Matlab/Simulik建立了同步磁阻电机无位置传感器直接转矩控制系统的仿真模型,并分别从启动特性、动态特性和抗负载特性方面对该系统模型进行了仿真和分析,由仿真结果可知,当电机给定速度为1500rpm、带3.6 N?m负载进行启动时,其实际速度达到稳态的上升时间为192ms,稳态过程的速度波动约0.1%。当给定速度为周期为1.5s、转速为1500rpm到750rpm的方波信号时,电机在1500rpm稳态运行时,实际转速和估算转速误差在-15rpm~12rpm之间;而电机在750rpm稳态运行时,实际转速和估算转速误差在-10rpm~7rpm之间。当给定速度为频率为5rad/s、幅值为1500rpm的正弦波时,其跟随误差小于75rpm,跟随性能较好。在抑制负载变化的仿真中,在给定速度为1500rpm时,稳态运行过程中突加3.6 N?m负载,速度跌落至1350rpm但经60ms较快回复至1500rpm稳定运行,具有良好的抗负载扰动性能。最后,搭建了由上位机、驱动器、调压器、磁粉离合器、磁粉制动器、转矩转速测量仪和同步磁阻电机等部分构成的试验测试平台,并在CCS开发环境下编写了相应的算法软件,包括直流母线电压保护程序、电流过流保护程序、电流的AD采样程序、PWM算法程序、积分分离PI调节程序、速度估算程序、磁链幅值和角度补偿程序和直接转矩控制程序等。基于此平台,进行了同步磁阻电机空载和带载的试验测试,从实验结果可知,当给定转速为1500rpm、带0 N?m(空载)负载进行启动时,稳态过程的估算速度波动为0.56%;当给定转速为1500rpm、带3.6 N?m(满载)负载进行启动时,稳态过程的估算速度波动为1.00%,由此可证明本文提出的控制方法具有较好的带载能力。