永磁同步电机闭环控制系统中,转子位置信息是非常重要的物理量,其主要通过转子位置传感器获得。目前已经商用的转子位置传感器主要有光电式、霍尔式、旋转变压器等。针对现有的位置传感器存在的问题,本文研究一种分辨率高、抗干扰能力强、可在恶劣环境下使用且有微型化可能的磁通门位置传感器,为未来位置传感器的发展提供参考价值。首先本文介绍了永磁同步电机的数学模型及其常用的控制方法。以i_d=0控制为例,建立了有转子位置偏差时的电机数学模型,分析了转子位置偏差对永磁同步电机控制系统的影响。其次介绍了磁通门传感器的工作原理,推导了单铁芯结构和双铁芯结构磁通门传感器的数学模型。在Ansoft Maxwell仿真软件中建立单铁芯和环形双铁芯磁通门的二维仿真模型,对其进行有限元分析。通过传感器的数学模型和仿真结果表明了磁通门位置传感器的探头宜采用环形双铁芯结构。接着研究了激励频率和空间磁场强度与环形磁通门探头输出信号的关系,对环形磁通门输出信号进行了谐波分析,验证了采用二次谐波信号检测外磁场强度的合理性,并给出了所设计的环形磁通门可检测外磁场强度的范围。最后介绍了环形磁通门探头的制作过程。根据磁通门探头输出信号的特点,设计了磁通门传感器的信号处理系统。介绍了磁通门探头的驱动电路、带通滤波器的设计过程。接着详细介绍了相敏检波技术,分析了相敏检波器中参考信号与被测量信号相位差和其输出信号的关系。设计了信号调理电路,用以调节相敏检波电路输出信号的幅值和直流偏置。对磁通门传感器检测电机转子位置方法进行了研究,介绍了两种检测方法,一种是磁通门式磁编码器的间接检测法,另一种是基于转子漏磁的检测法。在间接检测法中,研究了两种充磁方向的辅助永磁体空间磁场分布情况,通过有限元分析确定了辅助永磁体的充磁方向和磁通门探头的安装位置。接着对磁编码器的测量精度进行了理论分析,就幅值不平衡和直流偏移带来的误差影响提出了误差补偿方法。在转子漏磁检测法中,以实验室设计的印制永磁同步电机为例,建立其有限元仿真模型,仿真了不同位置下的电机漏磁情况。分析了磁通门传感器较其它磁传感器在电机中的安装位置的优势,并指出了漏磁检测法中存在的问题。最后对磁通门传感器的硬件系统进行了测试。以i_d=0控制为例,对文中提出的两种电机转子位置检测方法进行了实验,验证磁通门传感器在电机控制系统中检测电机转子位置的可行性,并对两种位置检测法存在的问题进行了分析。