永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)四象限驱动系统基于背靠背(Back-to-Back)变流器构成,具有直流母线电压稳定可控、网侧功率因数可任意配置、电机可分别运行在四个象限以及整个系统的双向能量流动等优点,因而广泛应用于各变频调速行业。但PMSM本身就是一类具有高精度、强耦合、参数多变等特点的非线性系统,其与背靠背变流器构成的驱动系统使得传统控制策略只能基本满足控制目标,却难以实现更好的动静态性能。因此,本文基于新兴的信号控制和能量控制两大角度,分别设计了基于反步自适应的信号控制器和基于PCH的能量控制器,通过仿真验证设计方案性能,并将网侧电压定向控制、机侧磁场定向控制作为对照,进一步分析了设计方案是否拥有更优性。第一,简述了 PMSM四象限驱动系统的发展历程,重点介绍了网侧独立控制、机侧独立控制和网侧机侧的协调控制的控制策略。第二,介绍了 PMSM四象限驱动的基本构成和工作原理,分析了系统中能量流向和变流器工作状态的关系,最后推导并建立了网侧子系统和机侧子系统不同坐标系下的数学模型。第三,基于经典的矢量控制,设计了网侧电压定向控制、机侧磁场定向控制的控制策略,基于Matlab软件对设计方案性能进行校验,结果表明此设计方案对系统的控制目标可基本满足,但存在母线电压受干扰易波动、电机转速跟踪不精准等问题。第四,从信号控制的角度出发,在反步控制的基础上,引入自适应控制,进一步削弱不确定因素对设计方案性能的影响,设计了负载转矩观测器以解决负载转矩未知问题,将流向机侧的负载电流反馈给网侧,加强了网侧和机侧的协调控制。仿真结果表明,所设计的负载转矩观测器可以很好的估计实时负载转矩,相比第三章设计方案,本章所设计的反步自适应控制性动态效果更优。第五,从能量控制的角度出发,基于哈密顿控制,分别设计了网侧、机侧的PCH控制器,并引用了第四章设计的负载转矩观测器。仿真结果表明,相比网侧电压定向控制、机侧磁场定向控制的控制策略,在本章所设计的PCH控制下,母线电压稳定性更好、电机转速跟踪效果更优。综上,本研究中所设计的反步自适应控制器加快的母线电压及电机转速的响应速度,提高了系统的动态性能;所设计的的PCH控制器增强了母线电压的稳定性,提高了系统的静态性能。