永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有体积小、效率高、速度调节范围宽等很多的优势,在电气传动和伺服控制系统领域获得广泛应用。由于PMSM闭环控制需要准确的电机转子位置信息,但传统的位置传感器会增大电机体积并且提高设计与维护成本,同时其长期稳定运行的能力降低,无位置传感器应用则可以解决这些问题。因此,本文在建立PMSM数学模型基础上,在全速度的范围内对PMSM的无位置传感器估计和控制技术展开研究,主要内容如下:(1)构建永磁电机数学模型,在采用矢量控制的基础上,首先设计了具有扰动观测器的基于自适应终端滑模的速度调节器。然后重点研究了高频信号注入的方法使永磁电机从零速起动至低速运转。对传统脉振高频电压注入法进行改进,利用电感的饱和特性推导出直轴磁链饱和情况下的高频电流,从而得出电机的初始位置。同时,针对传统脉振高频信号注入法使用大量滤波器造成的系统响应延迟,降低PMSM接近零速运转的动态性能问题,本文在提取电流信号时改进数学算法,减少了滤波器的数量。使电机转速与位置有更好的估测效果。仿真的结果表明该方案可以提高系统鲁棒性,且实现电机快速响应。(2)电机在中高速时采用滑模观测器估算转子位置,然而此方法估算时会受到系统抖振影响,并且低通滤波器带来反电动势检测幅值削弱和检测信号的延迟,本文分析并且改进了滑模观测器算法,其中引入反馈系数为l的电动势估算值,从而更加准确的估计出电机转子位置与速度。电机从高频脉振注入法到滑模观测器法采用加权切换,在切换范围内速度为不同方法估算转速进行加权处理后的数值。通过仿真可以验证,提出的滑模改进算法估计结果更加准确,位置误差变小,电机运行较传统算法稳定。(3)建立基于DSP TMS320F28335控制器的PMSM控制系统实验平台,同时提出软件与硬件具体的实现方法。本文的硬件平台包含控制板与驱动板,其中硬件平台控制板包含DSP系统模块、模数采集模块、电路保护模块;驱动板包含系统电源模块、智能功率管理模块(IPM)以及系统外围的驱动电路。在设计软件时重点阐述DSP控制器开发环境和对应软件开发的流程,通过实验表明该方案可以在全速度范围内实现电机位置快速估计,并且估计位置误差很小,电机能够无位置传感器运行。