随着对节能减排要求的日趋严格,作为新能源汽车之一的氢燃料电池车越来越受到人们的关注。车用氢燃料电池要求在各种恶劣环境下均能稳定工作,这对其核心部件空气压缩机的驱动控制提出了较高要求。电机转子位置信息的实时获取是电机精确控制的前提,传统机械位置传感器在恶劣环境下极易受到损坏。因此研究开发氢燃料电池车空气压缩机用无位置传感器电机驱动系统具有重要意义。论文概述了传统机械位置传感器在车用空气压缩机领域的局限和常用的电机驱动系统及无位置控制算法。针对氢燃料电池空气压缩机的工作特点,采用基于模型参考自适应理论对转子位置估算的方法进行了研究。基于永磁同步电机的矢量控制算法和三种坐标系下的电机数学模型,设计了模型参考自适应算法以进行位置估算。综合位置估算精度、响应速度等需求,设计了满足无位置传感器电机从启动到正常工作的控制策略,启动时对转子进行二次预定位,避免转子方向与A相轴呈π电角度而导致的不能定位的问题,按照I/F开环启动加速至1000r/min,切换到无位置双闭环矢量控制。两种算法的控制原理不同,且整个控制过程中不宜采用相同的PI整定参数,为减小电机在控制模式切换时的冲击,设计了从开环到闭环的平滑切换方法。基于Simulink平台分别搭建了空间矢量脉宽调制、有位置传感器矢量控制、I/F开环、MRAS双闭环矢量控制和恒电流矢量切换算法的仿真模型,结合电机的实际参数验证了各模型和控制算法的有效性。仿真结果表明,所开发的控制系统在施加目标转速和负载转矩阶跃信号时,转速、输出转矩和三相电流均能够迅速稳定到目标值,所开发的控制算法比直接切换时过程变化更加平稳,位置估算算法也比直接采用MRAS启动时能更好地实现平稳控制。根据车用电机驱动系统对软件和硬件的需求,兼顾稳定性和安全性,基于DSP和IGBT设计了电机驱动系统,设置了多种硬件保护电路。PCB板路按模块布局进行隔离,通过开窗、增加线宽及敷铜厚度等措施满足高电压大电流要求。基于单端反激式变压器和PWM控制芯片设计了多路输出隔离电压模块。对设计的硬件电路进行了部分调试,调试实验表明设计的反激式变压器及其周边电路在带负载和输入欠压的情况下,均能够有效输出目标电压。