永磁同步电机凭借其高功率密度、高效率等优势已广泛应用于各工业领域。实现永磁同步电机的高效率、高性能无位置传感器控制对抢占市场份额至关重要。本文在选用DTFC为闭环控制框架的基础上,以实现IPMSM高效率、高性能的全速域无位置传感器控制为研究目标,对DTFC框架下的MTPA控制、中高速有效磁链法的扰动抑制以及零低速高频信号注入法的噪声抑制三个方面展开深入研究。针对传统DTC转矩脉动大、开关频率不固定的问题,引入了空间矢量调制与传统DTC相结合以建立DTFC控制系统,能够有效抑制转矩脉动并使开关频率固定。此外,针对传统恒定定子磁链幅值给定的DTFC低效率、不稳定的问题,提出了一种定子磁链幅值自适应给定的DTFC。首先,介绍了有效磁链概念,并对电机最优运行电流与有效磁链之间的关系进行分析。在此基础上,通过有效磁链即可获得使电机运行至MTPA工作点的最优定子磁链幅值给定,可有效降低用于维持定子磁链幅值恒定的额外电流,从而提高DTFC的运行效率及稳定性。针对传统定子磁链观测器观测精度差而导致的有效磁链法位置观测性能降低的问题,提出了一种基于超螺旋算法的二阶滑模磁链观测器。首先,分析了传统定子磁链观测器受扰动影响而导致其观测精度降低的原因,并进一步分析了磁链观测精度降低对有效磁链法的位置观测性能所产生的影响。在此基础上,引入超螺旋算法用于设计定子磁链观测器,可以在不需要幅值和相位补偿的前提下精准观测定子磁链,并实现高性能的无位置传感器控制。此外,根据Lyapunov稳定性判据证明了所提二阶滑模磁链观测器的稳定性。针对传统固定频率信号注入法的刺耳噪声问题,采用随机频率信号注入法来“均衡”电流功率密度谱。首先,利用相电流功率谱密度分析对固定频率的高频信号注入法产生噪声的原因进行分析,基于此,分析了n频率随机信号注入法达到噪声抑制能力最佳时的频率组合,比较了注入频率数量对电流功率密度谱的影响,并给出了一套随机信号注入法的注入频率选择方案。此外,为了实现IPMSM的全速域无位置传感器控制,采用位置加权切换算法以实现零低速域与中高速域的平滑切换。上述算法的正确性和有效性均经过了Matlab的仿真验证和60k W永磁同步电机对拖平台的实验验证。该论文有图70幅,表4个,参考文献92篇。