在无法设置速度传感器的设备和新一代高性能通用变频器中,为了实现与有速度传感器的矢量控制相当的转矩和速度性能,交流感应电动机的无速度传感器高动态性能控制受到了人们的广泛关注。无速度传感器矢量控制的核心问题是如何准确获得电机的转速信息,主要出发点是通过对较易测量的物理量(如定子电压、电流等)进行测量,利用电机模型或电机的各向异性,估算出转速,并将其运用到速度反馈控制系统中。论文在深入分析国内外有关文献的基础上,利用感应电机的数学模型,构造出以无功功率为输出量的模型参考自适应系统(MRAS)来估算转子速度,通过仿真和实验,对感应电动机无速度传感器矢量控制系统进行了较为全面和深入的分析与研究。论文首先给出了感应电动机转子磁场定向矢量控制中的几个关键数学模型,并分析了无速度传感器矢量控制系统的结构。采用模型参考自适应系统(MRAS)对转速进行估计,利用超稳定性理论得到了系统的自适应律,并通过适当的变型,得到了参考模型中不包含积分环节、对定子电阻具有完全鲁棒性的无功功率MRAS模型。然后,对上述系统进行MATLAB建模仿真,验证速度估算方法的正确性。仿真结果表明速度估算方法正确,速度估算精度高,系统抗干扰能力强。为了进一步提高系统的动静态性能,采用变PI参数的MRAS仿真模型,仿真结果表明速度估算的动态响应加快,超调量减小,稳态精度也有所提高。由于转子电阻变化对速度估算有较大影响,论文仿真分析了转子电阻随温度变化对速度估算的影响,并采用在励磁电流中注入谐波的方法和自适应机构对转子电阻进行在线辨识仿真,仿真结果表明辨识的转子电阻收敛于真值,辨识精度高,辨识方法有效。最后,论文以Infineon公司的XC167CI单片机为控制器,构建了感应电动机无速度传感器矢量控制的实验平台,对所设计的系统进行了实验验证。主要对不同转速下、尤其是低速时的系统性能进行了测试,并对实验结果进行了分析。实验结果表明,基于无功功率MRAS的速度估算方法正确有效,系统具有良好的动态性能和稳态精度。