永磁同步电动机(PMSM)以其高效率、高功率密度、高功率因数等优点,广泛地应用于各种工业和民用系统中。作为PMSM运行的重要参数,转子位置不仅用于磁场定向,还用于计算转速,为速度环提供实时转速信息。传统的永磁同步电动机获取转子位置主要靠光电编码器、旋转变压器等机械传感器,但机械传感器不仅提高了系统成本,并且使得电机系统变得更加复杂,转子轴向长度增加,不利于电机的使用和维护。为了解决由机械传感器带来的不利因素,永磁同步电动机无传感控制技术被提出并受到广泛的关注。本文以表贴式永磁同步电动机(SPMSM)作为研究对象,研究全速度范围的无速度传感器控制,提出了一种新型的初始转子位置估计方法—一虚拟电压矢量注入法,并根据推导的虚拟电压矢量注入法的原理通过实验进行SPMSM初始转子位置估计。本文首先总结了永磁同步电动机的结构分类及其控制技术的发展历程和现状,对现有的PMSM无传感器控制策略作出了详细的介绍。其次,分别建立PMSM在定子三相静止坐标系、两相静止坐标系和转子同步坐标系下的数学模型,并详细阐述了 PMSM的矢量控制原理和SVPWM调制原理,最终选择id=0的控制方法,搭建仿真模型,并对PMSM的矢量控制系统的控制性能进行仿真验证。然后,对SPMSM低速控制时常用的脉振高频电压注入法的无传感控制原理进行推导,由于脉振高频电压注入法的电机初始转子估计过程复杂,且存在滤波和调制等环节,提出一种新型的转子初始位置估计方法——电压矢量注入法,并对所提出的方法的原理进行分析推导。随后,对SPMSM中高速控制的MRAS方法的原理进行推导,并分析低速时高频电压注入和高速时模型参考自适应的性能,通过加权法,将两者估计的转子速度、位置信息结合起来,使转速从低速到高速平稳过渡。最后,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,对SPMSM的全速度范围无位置传感器控制进行仿真验证。文章的最后,搭建基于虚拟电压矢量注入的转子初始位置估计实验平台,包括实验平台的硬件部分和软件部分。对所提出的虚拟电压矢量注入法进行SPMSM初始位置检测实验,实验结果验证了本文所提出的虚拟电压矢量注入方法估计转子初始位置的精确性和可行性。