主轴感应电机驱动系统是数控机床最核心的部件之一，其运动性能的好坏直接决定了数控系统水平的高低。自主开发高性能的主轴驱动系统，研究其相关的设计和开发技术并取得突破，对国家在高档数控机床领域拥有自主知识产权和核心竞争力，将起到至关重要的作用。　　 主轴感应电机高速化是数控系统发展的主要趋势之一，其相关控制策略也日渐成为国内外研究热点。本文以开发全数字高速、高性能主轴感应电机驱动系统为目的，对磁场定向理论，尤其是高速情况下，考虑铁耗的间接转子磁场定向控制理论进行深入的研究，同时对参数离线自动辨识、弱磁策略优化、高速运行过程中感应电机参数变化及其磁场定向准确性问题、以及脉宽调制策略和其实现技术进行了系统研究。　　 间接转子磁场定向控制以其实现简单，控制性能优良而成为高性能感应电机驱动系统的主流控制策略。通常情况下，间接转子磁场定向控制忽略了铁耗的影响，而主轴感应电机运行速度范围宽，最高转速可以达到基速的4-6倍，本文对这种高速情况下铁耗在间接转子磁场定向中的影响进行了深入的分析，指出铁耗不能再被忽略，并采用包含铁耗的感应电机模型，结合坐标变换理论，推导出包含铁耗补偿的间接转子磁场定向控制方案。　　 间接转子磁场定向控制需要电机参数，本文在既有参数离线自动辨识方法的基础上，考虑工程实现中的若干问题，结合间接转子磁场定向控制系统的特点，进一步完善了参数离线自动辨识的方法，提高了辨识精度并简化了算法。　　 感应电机高速运行需要弱磁，弱磁策略的好坏决定了电机高速带载能力的强弱。本文依据感应电机正常运行所必须遵从的电压约束、电流约束和最大转差率限制的三个条件，推导得到输出转矩最大化的磁场电流和转矩电流优化分配方案，在此基础上，经过合理简化，提出了一种算法简单、可靠性高的优化弱磁工程方案。　　 磁场定向不准会导致系统动态性能变差，弱磁策略优化效果减弱，严重时甚至使电流失控。感应电机运行时转子电阻会随着温度变化而变化，电感在弱磁过程中也会发生变化，并且随着转速的升高，铁耗也不再可以忽略，如果不考虑这些变化，系统磁场定向将会产生偏差。本文对感应电机高速运行时的这些变化进行分析，并提出一系列工程补偿的方法，以保证高速时磁场定向的准确性和弱磁优化的效果。　　 空间矢量脉宽调制（SVPWM）过调制技术可以提高直流母线电压利用率，增强感应电机弱磁区带载能力。本文针对间接转子磁场定向控制系统电压给定的特点，提出新的过调制方法，实现从连续调制到过调制、乃至六拍阶梯波（Six-step）调制运行的平滑过渡，使逆变器输出电压达到最大，进一步拓宽感应电机恒功率运行范围。为了满足一些特殊应用场合的低噪声要求，本文还提出一种新的、适合于间接转子磁场定向控制系统的双随机脉宽调制策略。　　 构建DSP＋CPLD的控制硬件平台，在此基础上完成包含弱磁优化策略和参数校正的间接转子磁场定向控制系统软件设计和开发，结合智能功率模块（IPM）设计完成功率硬件，并制作样机。利用高速带载测试平台，对样机进行了全面的测试，试验结果表明本文所提出的改进和优化策略是可行的，并取得了满意的效果。