感应电机以其结构简单、可靠性高、鲁棒性强、宽转速调节能力等优点,被广泛应用于数控机床、电动汽车、轨道交通等高速应用场合。目前,工业界对生产工艺和工作效率提出了更加严苛的要求,高精度高性能的高速弱磁控制技术已成为国家战略性关键技术之一。本文以提高感应电机弱磁控制系统性能为目标,对弱磁控制系统归一化设计和动态性提升两项关键技术进行研究。论文具体内容如下:首先,本文分析了感应电机电压闭环弱磁控制系统。建立感应电机的数学模型,并推导多重约束条件下的弱磁控制方程。以实现转矩最大化输出为目标,建立全速域范围最优的电压电流矢量轨迹模型。基于间接转子磁场定向的矢量控制系统,将多重系统约束统一于电压限制,引入电压闭环弱磁控制器实现弱磁控制。在此基础上,进一步分析了弱磁控制系统中复矢量电流控制器和传统弱磁控制器的设计准则。实验结果证明了电压闭环弱磁控制策略具有高转矩、高转速等动态响应能力。其次,针对弱磁控制器参数设计困难、调试工作繁杂的问题,本文提出了感应电机电压闭环转速自适应弱磁控制策略。基于感应电机弱磁控制系统双电压闭环结构的分析,重新设计了弱磁控制器的电压给定与电压反馈,改进了弱磁控制结构。构建并化简了dq轴电压闭环控制结构。最后根据频域校正原则,实现了转速自适应弱磁控制器的设计。通过对比实验结果验证了所提算法能够提高系统的动静态性能。再次,为进一步解决电压闭环弱磁控制系统的内在耦合问题,本文提出了一种基于复矢量理论的弱磁控制归一化设计方法。揭示了传统弱磁控制系统中电压电流双闭环级联结构的耦合问题,确定了弱磁控制系统归一化设计的主要思想。通过引入复矢量电压环模型,提出弱磁控制归一化结构,实现了弱磁电压环与电流环的一体化设计,解决了弱磁控制器参数设计中的耦合问题。接着,通过零极点图和伯德图,分析了复矢量电压环控制对象特性,设计了弱磁控制器。对比实验结果表明所提算法可以有效减小电压超调和电流纹波,提高系统的动静态性能。最后,针对弱磁区逆变器电压饱和造成的电流动态性下降问题,本文提出了一种基于电压矢量角度补偿的弱磁饱和区动态性提升策略。基于对弱磁区电压饱和问题的机理分析,揭示了d轴定子电压裕量是保证电流动态控制的必要条件。在此基础上,提出了弱磁饱和区逆变器输出电压矢量的角度补偿策略,将传统的电压幅值相位双自由度控制转换为相位单自由度控制。重新分配了定子电压分量,增加了d轴定子电压裕量,提高了弱磁饱和区电流动态调节能力。实验结果表明所提算法可以减小弱磁饱和区的电流波动,实现平滑的过渡过程。