在现代电气传动工业中,为了克服传统速度传感器的诸多弊端,无位置传感器矢量控制算法逐渐成为研究热点。本文针对大功率牵引用的永磁同步电机,设计了一套基于低开关频率和无位置传感器的永磁同步电机矢量控制系统,可以在全速度范围内实现良好的电机调速性能。首先,本文针对低开关频率的工况,设计了分段同步调制策略方案,根据电机运行频率,调整载波比,并优化矢量排布方式,减小了输出电流谐波和各段调制模式切换对系统带来的冲击,提高系统运行性能。其次,本文设计了永磁同步电机的双闭环矢量控制系统,并给出了3种定子电流的控制策略。并针对性地提出了一种不改变矢量控制结构的弱磁控制算法,进一步提高了对逆变器输出能力的利用。然后,本文在中高速区域采用了模型参考自适应法进行速度和位置解算。同时,本文创造性地提出了低开关频率下的电压重构技术,解决了低开关频率下定子电压获取不准确的问题,提高了MRAS算法的稳定性和精度。在低速区域,本文分析了两种高频注入算法,并设计了转子初始位置极性判断策略。针对高频电压信号注入法和模型参考自适应法的应用场合,本文结合了两种算法,设计了复合无位置传感器算法。最后,本文构建了全速度范围内、低开关频率下的永磁同步电机无位置传感器的混合控制系统,在Simulink仿真平台和实际实验平台上验证了所提出算法的可行性。