方波电流控制的交流伺服电机(Brushless DC Motor,BLDCM)一个电气周期内需要霍尔位置传感器提供六个换相信号,而正弦波电流控制的交流伺服电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)需要高分辨率的转子位置信息。当前基于霍尔位置传感器的高分辨率转子位置估计、转速估计以及低成本的矢量控制系统成为交流伺服驱动的一个研究趋势。然而,转子位置和转速预估是在霍尔位置传感器无故障状态下进行分析,霍尔传感器故障状态下交流伺服电机的转子位置和转速估计却鲜有人研究。因此,交流伺服驱动系统中霍尔位置传感器故障诊断和容错控制技术具有十分重要的工程实际意义。首先,本文分析了无刷直流电机中几种常见的PWM调制方式对电机换相转矩脉动的影响。通过逻辑数字电路建模的方式建立四种PWM调制方式的MATLAB/simulink仿真模型。通过理论分析、仿真波形以及实验结果三者相对比的方法,验证了调制方式对换相转矩脉动的影响。并初步研究了PWM-ON-PWM仿真模型的建立和该调制方式对非换相转矩脉动的影响。其次,针对霍尔位置传感器驱动型交流伺服电机,专门研究了霍尔位置传感器的故障类型诊断方法。本文将霍尔位置传感器故障类型分为两大类:1)霍尔传感器安装位置机械偏差和霍尔传感器磁极轴线与电机转子磁极轴线不重合度偏差问题;2)霍尔传感器功能失效引发的单霍尔和双霍尔故障问题。针对不同的故障类型,不添加硬件诊断电路的前提下,提出仅依靠霍尔位置信号的故障诊断方法,可以准确、快速的检测出霍尔故障类型。针对霍尔传感器安装位置机械偏差,提出一种霍尔位置信号平均滤波法来补偿偏差问题。该方法采用软件中断服务子程序来捕获霍尔扇区时间间隔并进行累加滤波处理,输出补偿后的模拟霍尔位置信号。实验证明该方法不仅存在良好的稳态性能,而且在电机加速或是减速等动态过程中也能很好地完成补偿。针对霍尔传感器功能失效故障,提出霍尔位置传感器(单霍尔和双霍尔)故障容错控制策略。任意霍尔信号跳变沿时刻,根据具体霍尔跳变沿类型和当前霍尔状态判别霍尔故障类型;分析交流伺服电机的机械运动方程,提出三种霍尔位置传感器故障补偿策略:1)线性外差法霍尔故障补偿;2)一阶泰勒算法故障补偿(First-Order algorithm);3)基于降阶观测器的霍尔故障补偿。将霍尔传感器容错控制策略在方波和正弦波电流控制的交流伺服电机实验平台上进行测试,验证不同霍尔传感器容错控制策略的性能。实验证明,基于降阶观测器的霍尔传感器容错控制技术较另外两种方法具有更好的容错性能,并克服了霍尔故障容错过程中,对电机驱动系统参数(例如,转动惯量J和电磁转矩Te)的依赖性问题。最后,本文以详实的理论分析和充分的实验结果,验证了所提方法的有效性。