永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有结构紧凑、转矩惯量比高、功率密度大及动态特性好等优点,从而被广泛应用于如家用电器、航空航天、新能源汽车等诸多领域内。为了实现永磁同步电机的高性能控制,需要获得电机实时转速或位置信息形成闭环反馈回路。而使用机械式位置传感器将使得系统体积增大、成本增加、难以维护且使系统可靠性降低等。无位置传感器控制技术通过检测电机运行过程中的电压、电流等电信号来估计出电机实时的转速或位置信息,这也是目前电机控制领域内的热点研究方向之一。本文综合运用了矢量控制策略、高频信号注入法、滑模观测器方案等,致力于解决现有无位置传感器控制方案中存在的估计精度较低、算法结构复杂、系统设计难度大等问题。主要工作归纳如下:(1)分析了永磁同步电机的两种物理模型的差异,将本文的主要研究对象确定为表贴式永磁同步电机,推导了电机在三个常用坐标系下的数学模型,选取了具有转矩脉动小且工程实现成熟的矢量控制(FOC)方案作为系统的整体控制策略,推导了矢量控制方案中核心的空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)的具体实现步骤。(2)当电机运行于低速工况下时,分析了表贴式永磁同步电机的饱和性凸极形成原理,从而选取了传统高频脉振电压注入法作为低速工况下的无位置传感器控制方案,推导了传统高频脉振电压注入法估计电机转速或位置的基本原理,对传统高频脉振电压法进行了误差分析,误差主要来自于提取包含电机位置信息的电流响应幅值信号的过程中,传统的提取方法没有考虑数字信号处理的延时对幅值调制环节的影响以及低通滤波器的使用所带来的相位滞后问题,本文提出了使用自适应陷波滤波器(ANF)来提取包含电机位置信息的电流响应幅值信号,该改进方案不仅省去了对电流响应的幅值调制环节而且取消了低通滤波器的使用,从而在一定程度上提高了对电机转速和位置的估计精度。最后在Matlab/Simulink仿真环境下,对传统的高频脉振电压注入法和本文所提改进方案进行了仿真对比分析,从而证明了本文所提改进方案的有效性。(3)当电机运行于中高速工况下时,根据电机的反电动势模型,推导了传统滑模观测器(SMO)方案估计电机转速或位置的基本原理,针对因传统滑模观测器方案本身的开关特性所导致的“抖振”问题以及因低通滤波器的使用造成的相位滞后问题,本文提出了使用基于super-twisting算法设计的二阶滑模观测器(STASMO)方案来加以改进,该改进方案不仅有效地抑制了“抖振”问题并且取消了低通滤波器的使用。针对电机运行过程中因定子电阻改变影响STASMO方案观测精度的问题,本文设计了合理的定子电阻观测器来实时观测电机定子电阻的变化,从而提高了STASMO无位置传感器控制方案的估计精度。最后在Matlab/Simulink仿真环境下,对传统滑模观测器方案和本文所提带定子电阻观测器的STASMO改进方案进行了仿真对比分析,从而证明了本文所提改进方案的有效性。(4)为了进一步验证本文所提的无位置传感器控制方案对电机转速或位置的实际估计效果,以TMS320F28335为主控芯片搭建了永磁同步电机的无位置传感器控制实验平台,实验结果证明了本文所提改进方案的有效性,从而在硬件平台上实现了对永磁同步电机的无位置传感器控制。