永磁同步电机具有高转矩密度、良好的动态性能等优势,使其受到工业领域的青睐。永磁同步电机无位置传感器控制技术在降低系统成本以及提高系统鲁棒性等方面取得了显著成效,其中高频电压注入法是零低速域实现电机无位置传感器运行的有效途径。然而,逆变器非线性等因素使转子位置估计结果受到严重影响。此外,模型不确定性和外部扰动使无位置传感器控制系统的抗扰性能变差。本文针对以上问题展开研究,研究方案如下。首先,研究基于高频方波电压注入的改进转速和转子位置提取方法。通过对正负注入周期内静止轴系的电流变化量进行作差处理,改善了转速和转子位置估计对电压误差的鲁棒性。之后利用标幺化处理以及外差法获得转子位置误差,通过龙贝格观测器控制转子位置误差收敛至零,从而获取转速和转子位置信息。然后,为了改善控制系统对模型不确定性和外部扰动的鲁棒性,研究改进非线性自抗扰转速控制策略。鉴于传统扩张状态观测器的局限性,为了扩大扰动适用范围,根据扰动估计精度和扰动估计速度,提出一种非线性函数,并建立其描述函数。基于此,构建改进非线性自抗扰控制器,借助级联的非线性扩张状态观测器实时估计扰动,并设计了控制律补偿扰动,实现了对转速高鲁棒性的调节。进而,对改进非线性自抗扰控制系统实施性能分析。为了简化性能分析过程,将级联非线性扩张状态观测器中的两个非线性环节进行化简,对改进非线性自抗扰控制系统实施稳定性分析。并对比传统自抗扰控制系统以及改进非线性自抗扰控制系统的扰动估计性能以及刚度性能,在理论上证明改进非线性自抗扰控制系统的优势。最后,通过仿真平台和实验平台对本文所述方案进行验证。仿真和实验结果均表明本文所述方案能够改善转子位置估计对电压误差的鲁棒性,提高系统对模型不确定性和外部扰动的抗扰能力。