永磁同步电机具有功率密度高、转矩密度高等优点,在轨道交通领域具有较好的应用前景。永磁同步电机的高性能控制需要准确的电机转子位置,通常采用安装在电机转子轴上的机械式传感器观测角度。额外的机械式传感器增加了系统的体积与成本,降低了系统的可靠性,所以无位置传感器控制得到了广泛关注。本文针对大功率永磁同步牵引电机提出了一套全速域无位置传感器控制方法,根据电机不同运行工况提出不同的无位置传感器控制策略。在电机静止状态下,采用旋转电压注入的初始位置检测方法,通过两次电压脉冲判断转子极性。在电机运行时断电重投的情况下,采用短路电流矢量法判断电机重投时刻的转速与转子位置。在低速状态下采用高频旋转电压注入法的无位置传感器控制,并且针对大功率电机控制系统对算法加以改进,提出了一种自适应信号处理方法,具有良好的高频电流信号提取效果并且不会造成相位偏移。在电机中高速状态下采用滑模观测器法,具有较好的动态性能与鲁棒性。针对控制方法中的算法切换问题,提出了一种双滞环切换策略,避免了高频信号注入的频繁启停,提高了切换的稳定性。角度观测误差是评判无位置传感器控制性能的指标之一。本文分析了高频旋转电压信号注入法角度观测误差构成和滑模观测器法角度观测的误差构成。针对角度误差对MTPA矢量控制电磁转矩输出的影响作了定量分析,给出了最大误差参考值。另外,研究了角度误差对负直轴电流补偿法弱磁控制的影响,提出了增强弱磁控制稳定性的优化方法。基于dSPACE半实物仿真平台完成了无位置传感器控制方法的算法验证,并将改进型高频旋转电压注入法与传统算法对比,验证了其良好的角度观测性能,最后仿真验证了角度误差对弱磁控制的影响。最后,基于160kW直驱式永磁同步牵引电机对拖平台完成了全套无位置传感器控制方法的实验验证。实验结果证明了本文设计的全速域控制方法具有较高的角度观测精度、良好的动态性能与较强的鲁棒性,具有较高的实际工程应用价值。