永磁同步电机因具有较高的功率密度、高效率、以及结构紧凑等优势而在多个工业领域得到广泛应用。高转速永磁同步电机是未来的发展趋势,其不仅可以提升电机的应用范围,而且可以提升其功率密度。但高转速将导致电机的反电动势升高,甚至超过逆变器允许的电压极限。因此,研究永磁同步电机的弱磁控制策略,在电压极限范围内提升电机的转速范围有很强的现实意义。同时,传统的永磁同步电机需要在电机转轴末端安装位置传感器,对转子的转速和位置进行采样,以完成电机的闭环控制。但位置传感器的采用一方面增加了电机的成本和体积空间,另一方面也降低了系统的可靠性,增加了潜在的故障几率。而且在一些特定情形下要求电机在没有位置传感器的情况下也能正常运行,以满足实际需求。本文针对上述两个永磁同步电机的应用问题,主要研究了的弱磁扩速控制策略和无位置传感器控制策略。在弱磁控制部分,完成了改进的变交轴单电流弱磁控制模型的建模和仿真。在无位置传感器控制部分,完成了对脉振高频注入法和改进的滑模观测器控制策略的建模和仿真。具体来说,本文包括了以下内容:1、进行了永磁同步电机的数学建模,研究了坐标变换原理,电压前馈解耦以及SVPWM的原理,并搭建了永磁同步电机的Matlab/Simulink仿真模型。2、研究了永磁同步电机MTPA控制和弱磁控制的原理及数学模型,对比分析了三种传统的弱磁控制方法及其优缺点。针对传统的定交轴电压单电流控制策略,提出了改进的变交轴电压单电流控制策略,并进行了仿真验证。3、研究了永磁同步电机的无位置传感器控制策略,重点分析了低速域和高速域不同控制算法的原理和特点。为了实现全速域无位置传感器控制策略,本文取长补短,提出了低速域采用脉振高频注入法和在高速域采用滑模观测器法相结合的混合控制策略。针对高速域中滑模观测器控制方法固有的高频抖振问题,提出了采用Sigmoid函数来抑制抖振问题。针对传统反正切函数转子位置提取带来的相位延迟和误差问题,提出了基于锁相环技术的位置信号提取方法。为了实现在全速度段内两种算法的平滑过渡,本文提出了采用加权函数来解决速度过渡区域的控制策略切换的问题。最后对实验平台中永磁同步电机控制软件和硬件系统进行了介绍。对变交轴电压单电流弱磁控制策略,本文基于TI的TMS320F28062DSP控制芯片在一台30k W永磁同步电机上进行了实验验证,分别进行了带载运行实验和空载运行实验。实验结果表明,本文引入的变交轴电压单电流弱磁控制控制策略具有良好的动态响应性能和带载运行能力,能满足实际应用需要。