近些年,永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)在轨道交通领域的应用越来越得到重视。轨道交通领域的牵引传动系统具有高电压、大电流、宽运行范围等特点,在高速范围内,PMSM通常运行于方波工况,方波工况下电机控制性能的优劣将直接对轨道交通系统安全稳定运行产生重要影响。本文对PMSM在方波下的控制技术进行了研究,包括方波控制策略以及参数补偿策略。论文的主要研究内容如下:鉴于方波下电压控制自由度降低,采用单电流环控制作为方波下的基本控制策略。推导了方波下电压幅值恒定的情况下各变量之间的关系,证明电机转矩和电压相角、d/q轴电压都存在单调关系。结合单d轴电流环和单q轴电流环调节,提出在方波下双电流环控制不能继续采用的情况下共有六种单电流环控制策略,实现了对方波下基于单电流环控制方法的系统性总结。对不同的单电流环控制策略的控制性能从理论上进行了对比研究。通过零极点分析、伯德图以及阶跃响应分析等手段,对不同单电流环策略在牵引/制动工况的一致性,稳定性及动态响应速度等方面进行了对比分析。研究结果表明共有三种单电流环控制策略在牵引制动状态切换时无需对控制器进行调整;单q轴电流环调节q轴电压方法因无右半平面零点而具备最快的动态响应速度,并具备全局稳定性,但在电机牵引/制动状态改变时需要对控制器进行切换。为了提高PMSM转矩输出的精度,以单q轴电流环调节q轴电压法为基础,提出了一种方波多参数在线补偿策略。通过对不同电机参数误差对转矩控制性能的影响分析,提出可同时通过d轴电流环对d轴磁链进行补偿以及d轴电压环对q轴电感进行补偿。该方法无需改变其他控制结构,通过双误差环即可显著提高转矩精度。利用MATLAB/Simulink离线仿真平台,基于d Space的实时仿真平台和实验室7.5k W的永磁同步电机实验平台对不同单电流环控制策略以及参数补偿策略的理论分析结果进行了仿真和实验验证。仿真及实验结果证实了上述方波控制策略以及参数补偿方法的正确性和有效性。