电气传动系统作为电能和机械能的转换核心,广泛应用在工农业生产、军事国防和社会生活的各个方面。在环境污染和能源危机的背景下,应用变频调速系统对于提高生产生活水平、促进节能减排和实现可持续发展具有重要意义。在查阅大量文献和前人工作的基础上,本文以变频调速系统中成本低、可靠性高的无速度传感器控制作为研究主题,选定以V/f控制和全阶自适应观测器下直接转子磁链定向矢量控制作为本论文的切入点和重点,并做了大量的相关理论分析以及仿真和实验研究,提出了一些具有创新意义的解决方案和重要观点。为了提高感应电机V/f控制系统性能,主要从提高带载能力、稳态精度和振荡抑制三方面进行研究。首先,建立了V/f控制算法下电机调速系统的稳态和小信号模型,用于分析系统的稳定性和收敛性能。在此基础上分析了各个电机参数对于系统稳定性能的影响。然后提出一种适用范围广,参数敏感性小的抑制振荡的方法。其次,基于矢量原理,建立了保持定子磁链不变的定子电阻压降补偿方法,这提升了V/f控制系统在低速下的带载能力。并在此基础上,采用精确的转差补偿方案,提高了系统的稳态误差。此外还建立了推荐方法下系统的稳态和小信号模型,分析推荐方法的电机参数对于系统稳定性和稳态精度的影响。为了设计高性能的全阶自适应观测器下感应电机无速度传感器转子磁场定向的矢量控制系统,从控制器和观测器两部分分别进行研究设计。首先,建立精确的电流环、磁链环和转速环的控制模型,并推导相应的离散域传递函数。在这基础上,提出了一种基于采样频率、期望带宽和电机参数的转子磁链定向矢量控制调节器的PI参数设计方法。该方法设计的PI参数适用于各种功率等级感应电机,具有广泛通用性。其次,应用小信号注入的分析方法,建立了全阶自适应观测器下磁链和转速估算的小信号模型,从而分析两种观测器的稳定和收敛性能。该小信号模型状态方程可以准确地判断出全阶自适应观测器在低速发电区域的不稳定区间。再次,提出在电机参数准确,反馈矩阵中没有定子频率时,设计全范围稳定的转速估算系统的充分必要条件,并以此为基础提出多种全范围稳定反馈矩阵。在反馈矩阵设计时,本文还提出依据不同工作状态切换不同的反馈矩阵的思路,以优化转速观测系统的性能。此外,提出随电机工作状态变化的自适应矩阵设计方法,进一步提高转速估算系统的动态性能。为了设计在电机参数存在误差的情况下能够保持在低速发电区域保持稳定且稳态精度高的无速度传感器感应电机驱动系统。首先,建立在电机参数不匹配的情况下无速度传感器感应电机驱动系统的稳态模型,并基于该稳态模型提出了适用于使用全阶自适应观测器的驱动系统的统一的参数敏感性方程。在电机工作范围内,应用该方程可以直接计算出各种反馈矩阵下任意电机参数误差引起的稳态转速误差。其次,提出了实用的可以在电机参数误差的情况下判断全阶自适应观测器无速度传感器感应电机驱动系统稳定性的方法。基于该判据,得出在电机参数存在误差的情况下,系统在低速发电状态下容易不稳定。此外,提出了在上述不稳定情况下使用高参数鲁棒性的恒流变频控制方法进行替换的思路,以保证感应电机系统的全范围稳定工作。文中提出了精确的转差补偿模块以提高恒流变频控制的稳态精度,并建立了相应的稳态模型,以分析恒流变频控制方法下电机驱动系统的参数敏感性。为了进一步提升无速度传感器感应电机驱动系统的性能,研究分析了观测器离散化,电流采样误差,逆变器非线性对感应电机驱动系统的影响。首先,基于数字信号处理器控制下逆变器的电压电流特性,提出了低采样频率和输出频率比的情况下适合使用电压型观测器的观点。并提出了一种适合Holtz电压型观测器的离散化方法,实现了高精度估算磁链和转速。其次,分析了电流采样比例和偏置误差的影响,为具有针对性的电流采样在线调整提供理论依据。通过仔细分析ADC采样触发点设置,非理想延时和通道对称设置,系统性地推荐了电流采样设置的方法。再次,分析了死区时间和IGBT非理想特性对电压型逆变器非线性输出误差的影响,得出在母线电压不变的情况下,IGBT开关过程中电压上升下降时间与电流幅值之间的关系。在此基础上,提出了一种新颖的逆变器非线性补偿方法,电流较小时,该方法补偿的误差电压随电流值变化明显。