随着全球能源危机日益严峻以及电力电子技术高速发展,永磁同步电机逐渐在工业传动领域得到了越来越广泛的应用。由于功率密度大、工作效率高、响应速度快等优势,高速永磁同步电机已成为航空航天、深海潜航以及飞轮储能等领域的重要选择。同时,这些应用领域不仅要求永磁同步电机能够最大限度拓展转速范围,还对电机运行过程的稳态性能要求较高。为克服电机加速时受到的逆变器限制电压约束,可通过负向增加去磁电流,减小气隙磁通,达到继续升速效果。弱磁调速策略在不需要改变任何硬件结构的基础上就可实现扩展控制系统功率转速比的效果,对研究高性能永磁电机调速系统具有重要的理论和实践意义。本文针对高速永磁同步电机弱磁控制技术展开深入研究,旨在进一步扩展电机转速范围和优化电机稳态控制精度。首先针对工业领域应用较为广泛的电压闭环反馈弱磁控制方法,系统分析电压闭环反馈方案中存在的由于交直轴电流耦合而导致电流调节器容易饱和失控问题,而电压相角法从结构上能够避免电流耦合加强的问题。其次详细研究传统电压相角法应用过程中存在的电流环抗扰性能差和扩展电压范围难以确定的问题。通过对高速永磁同步电机电流环进行数学建模,揭示系统电流内环抗扰能力差,容易受扰动电压影响的问题。采用单一控制变量、固定电压幅值的做法无法兼顾电机极限转速扩展与稳态运行性能的控制需求。针对高速永磁同步电机采用传统电压相角法弱磁控制策略时存在的电流环抗扰能力差的问题,通过推导谐波电流与电压相角扰动分量之间的数学关系,进而研究基于PD反馈补偿的电流谐波抑制策略。通过提取反馈d轴电流的谐波分量,经PD环节获得相角脉动分量,叠加到原有的相角稳态值,等效地实现向电压给定值中注入谐波分量。通过线性化处理建立控制系统的小信号模型,对优化后的控制系统进行稳定性分析,并结合频域分析验证该策略提高系统稳定运行的可靠性。最后,通过对比仿真结果进一步验证优化算法的有效性。参考电压幅值不仅直接影响直流母线电压利用率,还关系到弱磁控制区域电机稳态性能。在传统电压相角法中,固定参考电压幅值无法同时兼顾母线电压利用率和稳态运行性能的控制需求。于是针对性地提出基于参考电压自适应的两自由度电压相角法策略,在原有双闭环控制的基础上引入磁链闭环,利用磁链差值获取电压幅值增量,实现不同工况下的电压矢量幅值自适应调节,同时通过选取合适的参考电压初始值以达到不同控制方式之间平滑切换目的。最后,仿真对比结果验证了两自由度电压相角法弱磁控制策略能够在满足电机最大转速扩展需求的前提下优化电机稳态性能。最后,在6k W高速永磁同步电机矢量控制实验平台完成基于PD反馈补偿的电流谐波抑制策略和基于参考电压自适应的两自由度电压相角法弱磁控制策略的实验验证,进一步证明所提策略的可行性与有效性。