永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)目前是工业驱动领域重要的基础元件,主要优点是可靠性高、体积小、高效节能,以及相对无刷直流电机转矩小,在伺服系统和电气传动中得到广泛应用。目前,PMSM无传感器控制主要分为两大类:一类是基于电机的凸极性,适用于低速和零速;另一类是基于模型法,适用于中、高速。单一的算法难以满足电机全速范围运行的要求。因此,本文提出了一种滑模观测器法和旋转高频电压注入法相结合的新型算法,使其低速到中、高速都能准确估测转子位置信息,以实现PMSM全速范围无传感器控制。研究的主要内容如下:(1)具体地推导出PMSM在三相静止坐标系下的数学模型;根据Clark和Park变换之后,推出PMSM在两相静止和旋转坐标系下的数学模型;并且讨论了目前几种常用的矢量控制方法。(2)在i_d=0的控制策略基础上,对传统滑模观测器存在的抖动问题,采用S型函数代替传统的开关控制函数。针对永磁体磁链变化对转子位置的影响,采用锁相环技术来估计转子位置,改善了传统滑模观测器法的估算性能。仿真结果表明,改进后的滑模观测器法在电机运行在中、高速时能较准确估测转速和转子位置信息,系统控制性能较好。(3)针对滑模观测器法存在低速反电动势不易检测的问题,采用旋转高频电压注入法以实现电机起动至低速运行,通过带通滤波器和高通滤波器来优化算法。仿真结果表明,旋转高频电压注入法能够使转子位置和转速获得良好估测效果,系统控制性能较好。(4)为了实现低速到中、高速的平滑切换,提出了模糊控制算法。分析了传统低速向中、高速切换方法的缺陷,采用复合模糊控制算法实现位置和速度的平滑切换,避免了在过渡时出现电机转子位置和转速的跃变。MATLAB/SIMULINK结果表明PMSM无传感器控制系统从低速至中、高速能够稳定运行,且效果较好。