永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有高效率、高功率密度、宽调速范围等优点,广泛应用于电动汽车等领域。PMSM无位置传感器控制不需位置传感器硬件,仅通过软件算法确定电机转子位置,即可实现电机运行控制。无位置传感器控制技术具有节省硬件成本、提高可靠性和减小安装空间、提升紧凑性及功率密度等优点,在车用电机控制中的应用具有广阔前景。由于实车运行过程中环境恶劣、工况复杂,具有时变、强耦合等非线性特性的车用PMSM尤其是内嵌式PMSM(Interior PMSM,IPMSM)的系统模型参数无可避免会发生变动。并且,外部噪声和系统自身的非线性效应等也会对IPMSM控制带来不利影响。在此情况下,准确的电机状态估计和良好的控制设计是IPMSM高性能控制的重要基础。本文对IPMSM控制系统开展了研究,并进行其无位置传感器控制方法的分析与设计,对车用IPMSM无位置传感器控制的研究与应用具有一定的参考意义。针对实车电机参数变动等问题,本文考虑系统模型参数不确定性等情况,建立IPMSM控制系统的数学模型以及两相静止坐标系下的IPMSM电气方程,设计基于滑模观测(Sliding Mode Observer,SMO)的IPMSM转子位置鲁棒观测方法,以获得电机转子位置和转速的良好估计。考虑到电机参数变动使得IPMSM输出转矩产生偏差等问题,本文使用基于模型参考自适应系统(Model Reference Adaptive System,MRAS)的电机参数估计方法,在线估计电机的电感和永磁体磁链等参数,进而计算电机实际输出的电磁转矩,并将其与转矩指令比较从而得到相应的补偿作用量。根据此基础,可建立基于SMO转子位置观测和MRAS电机参数估计及偏差补偿的IPMSM无位置传感器转矩控制方法,以获得较准确的转矩控制。对IPMSM无位置传感器转矩控制系统进行仿真研究,结果表明该方法可达到较准确的转子位置及转速估计和转矩控制效果。为了避免经典滑模控制导致的抖振现象以提高观测器的估计效果,本文在系统模型参数不确定和外在干扰等情况下,设计了一种基于高阶滑模观测(Higher Order Sliding Mode Observer,HOSMO)的IPMSM转子位置鲁棒估计方法,以获得良好的转子位置和转速信息。对于IPMSM的转速控制,本文设计基于反演方法的非线性鲁棒控制器。该控制同时引入了滑模控制和积分控制两种作用,以抑制跟踪控制中最大误差和平均误差,同时提高系统的鲁棒性。将观测方法与控制方法结合,可建立IPMSM无位置传感器转速鲁棒控制系统及相应的仿真模型。仿真研究结果表明,所设计的无位置传感器控制系统可获得较好的估计和控制效果,且对不确定和干扰等具有良好的鲁棒性。进一步,为了更好实现低转速阶段的IPMSM无位置传感器控制,本文将所提出的基于SMO的转子位置观测方法与适用于低转速阶段的高频注入(High Frequency Injection,HFI)转子位置检测方法相结合。通过切换使用两种方法所获得的估计结果,从而获得良好的转子位置和转速信息,进而实现IPMSM无位置传感器控制。研究结果表明,所设计方法可保证IPMSM低转速时转子位置和转速估计并可运行至较高转速,实现较好的控制效果。最后,本文将无位置传感器控制方法应用于车用电机-变速器集成驱动系统中IPMSM控制系统的设计。对车用IPMSM进行台架实验,测量电机的电感、磁链等参数,并标定最大转矩/电流比(Maximum Torque Per Amphere,MTPA)和弱磁(Flux Weakening,FW)控制的电流分配关系等。利用电机转矩和转速响应的实验结果,对所建立的IPMSM控制系统模型进行了验证。为了分析实际运用效果,本文先进行了车用IPMSM无位置传感器转矩和转速控制的研究。然后,设计IPMSM-两挡自动变速器(Two-speed Automatic Machanical Transmission,2AMT)集成驱动系统控制方案,并且将无位置传感器控制方法用于其IPMSM控制。结果表明,所设计方法可有效实现车用IPMSM控制并保证集成驱动系统良好运行。