永磁同步电机（Permanent magnet synchronous motor,PMSM）具有功率密度高、结构相对简单、效率高等诸多优点,已被广泛应用于航天国防部门、家用电器、工业传动等领域。永磁同步电机驱动系统中的位置传感器可以采用一定精度的增量式光电编码器,不过传感器价格昂贵。目前,采用基于电机物理数学模型的模型法可实现中高速无位置传感器控制,不过在20%额定转速以下时,系统的稳定性和控制精度有待进一步提高,且逆变器死区和周期性波动负载的存在会进一步使系统的性能恶化。因此,本文对采用模型法的永磁电机低速无传感器系统的关键技术问题进行研究。本文首先研究了基于扩展反电势法的无位置传感器控制技术,所设计的观测器具有良好的观测性能。采用滑模控制理论,根据以定子电流和扩展反电势为状态变量的线性状态方程组,构建出了结构简单的非线性观测器。观测器用到的全部状态变量可以基本描述出电机运行时的物理数学服役规律,所以观测器精度高,收敛速度快。采用状态空间表达式法和李雅普诺夫分析法分析了观测器稳定性,得到了观测器参数设计的理论依据。本文还研究了基于磁链观测法的无位置传感器控制技术,在对比不同磁链观测方法之后,决定将电流模型和电压模型相结合,构成电流模型校正电压模型的闭环有效磁链法。闭环有效磁链法相对于开环控制方法精度更高,稳定性更好。考虑到反电势含有5、7次谐波,研究了用于滤波的多二阶广义积分器网络（Multiple second-order generalized integrators,MSOGIs）。积分环节会引入直流偏移和相位偏置,性能受限,为此,采用低通滤波器和幅值相位校正环节相结合的方案替代积分环节。经鲁棒性分析,可以得知此观测器对电机参数变化不敏感,鲁棒性强。设计并验证了基于死区补偿和负载转矩估计的系统性能优化策略。逆变器非线性会使得定子电压产生误差、定子电流畸变严重,甚至使电机驱动系统停止运行。对此,本文研究了逆变器死区效应,设计了基于分段线性化饱和函数的死区补偿方案,根据定子电流矢量的方向补偿定子电压,补偿过程无抖振且不易误补偿。另外,负载转矩可能会出现周期性波动。经本文分析,波动性负载会使转子受到的合力矩不为零,造成转速的波动。为此,本文构建了负载转矩观测模块,设计了用于获取q轴电流补偿量的控制技术,对q轴电流前馈补偿,使电磁转矩与负载转矩近似同步波动,以此减小转速波动。负载转矩观测模块可以和q轴电流前馈补偿环节紧密结合,收敛非常快。搭建了基于STM32F103芯片的2.2k W永磁同步电机实验测试平台,验证所研究策略的有效性,对两种模型法的观测效果和控制效果作出了评价。