永磁同步电动机具有功率密度高、调速性能好、结构灵活多样等显著优点,因而已在驱动牵引、位置伺服、高效动力输出等领域获得了广泛应用。永磁同步电动机的高性能控制需要转子位置或速度信息的反馈,而目前国内外研究的重点问题为,如何在不采用转子位置或速度传感器的前提下实现对永磁电机的高性能控制。这些无传感器控制的主要内容为仅借助于电压和/或电流传感器实现对电机转子实际位置或转速的估算。无传感器控制有利于降低硬件成本、缩小系统体积、提高可靠性,因此应价值显著,值得深入研究。本文首先介绍永磁同步电动机的研究现状,综述国内外在永磁同步电动机控制,尤其是无传感器控制领域的研究成果及技术分类,并着重就转子位置检测技术的重点和难点进行分析。在此基础上,本文针对风机类系统所用的永磁同步电动机的无传感器控制开展了一系列工作,取得了较有价值的研究成果:首先,本文给出四种基于高频注入的无传感器控制方法的实现原理,介绍和对比现有的转子永磁体极性判别方法,并在此基础上提出两种新型的转子永磁体极性判别方法。这两种方法分别为双向电流激励法和基于加速度的判别方法。相比于现有方法,双向电流激励法可以实现转子永磁体极性的可靠判别，而基于加速度的判别方法是一种新型的基于速度环的转子极性判别方法。基于这些方法,实现高鲁棒性的电机初始位置检测。接着,本文推导开环磁链观测的实现原理,并提出一种基于独立旋转坐标系的脉振高频注入法,与开环磁链观测法相结合,可实现全速度范围转子位置检测。相比于常规的脉振高频注入法,独立旋转坐标系脉振高频注入法可以实现自成一体的转子位置检测,因此具有更广的适应范围。为了实现独立旋转坐标系脉振高频注入法和开环磁链观测的复合运行,本文提出一种基于虚拟磁链的切换方式。相比于常规的基于速度的切换方式,基于虚拟磁链的切换方式具有更好的鲁棒性和通用性。然后,本文详细分析现有的高转速下电机转子初始位置的检测方法,并将这些方法进行归纳和分类。在此基础上,本文提出一种电流幅值闭环型零电压矢量法。该方法可以在电流可控并足够小的情况下,实现对电机在高初始转速条件下的连续性位置观测。更进一步,本文提出一种平滑、可靠的电流幅值闭环型零电压矢量法与零电流矢量闭环法的切换方式,从而实现一种复合的高转速下初值位置检测方法。最后,本文着重就滑动平均滤波器在电机控制中的应用进行分析,提出采用滑动平均实现对电机运行性能优化的策略。为了弥补常规滑动平均时域延迟高的不足,本文提出一种并联补偿滑动平均的拓扑结构。为了实现滑动平均在电机转速瞬变时的自适应,本文提出一种新型的动态滑动平均方式,即固定采样时间且固定采样深度滑动平均(FTFDMA)。应用FTFDMA提出平均转速控制和电参数实时辨识等两种运行性能优化方式。平均转速控制可以实现转子位置观测和电机速度环之间的解耦,且有助于风机系统振动值的降低。电参数的实时辨识有助于控制器实现对电机运行状态的主动调节和对运行故障的实时监测,从而获得较好的运行性能和较高的系统可靠性。基于上述内容,本文对永磁同步电动机无传感器运行和性能优化开展了系统性研究,并进行实验验证。本文的研究内容可以实现风机类负载所用的无位置传感器永磁同步电机系统在任意初始转速条件下的可靠起动和在正反向全速度范围内的稳定运行。本文的研究基于风机类系统实现,但所取得的研究成果对于其它类型的电机应用仍有较好的借鉴意义。