针对PI控制器在调速范围很宽的情况下难以满足高性能电气传动系统要求的问题，设计自抗扰控制（ADRC）与三电平逆变器供电相结合的永磁同步电机（PMSM）矢量控制系统，分别在系统的速度环、电流环设计自抗扰控制器替代PI控制器。考虑到控制器需要调整的参数较多，对典型的自抗扰控制器进行改进，简化模型结构并减少待整定参数。在供电方式上采用三电平逆变器替代两电平逆变器对电机进行供电。仿真和实验结果表明：与PI控制器相比，采用自抗扰控制策略，系统具有超调量小、响应速度快、抗干扰能力强等优点；三电平逆变器输出电压具有更好的频谱特性，适用于高压大功率场合，因此更能满足PMSM系统的高性能控制要求。