在驱动设备中,永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)的角度位置要求必须精准可靠,这关系到控制系统性能的好坏。而在恶劣的工作环境下,传统电机位置传感器可能无法准确获取转子位置信息,导致系统闭环控制出现位置偏差,控制精确性大幅下降。因此,为增加控制系统的可靠性,本文提出一种全速域无位置传感器观测器替代传统位置传感器的构想。在不同的转速区域,切换脉振高频电压注入法和在同步旋转坐标系下的滑模观测器实现各转速区的位置估计。通过检测含有位置信息的电信号,观测器估算转子位置,完成全速度范围内的电机闭环控制。在高速区时,控制算法补偿滞后角度,检测估计转速失步情况,达到优化无位置控制系统的精度的目的。首先,本文全面调查了无位置传感器算法的研究现状,并总结了无位置观测器现存的不足:其一,在全速域,无法完成电机无位置传感器的闭环控制;其二,在高速区时,优化电机的控制精度;其三,在中高速区,突加负载时,传统滑模观测器的实时跟踪性能较差。以上述三个问题为出发点,本文主要做了以下研究:本文提出一种新型观测器和一种转速与位置不同步的加权过渡方案,完成全速域的电机无位置控制。在低速区,采用基于脉振高频电压注入法估计观测器;在中高速区,采用同步旋转坐标系下滑模观测位置角度。在两区间的过渡区,采用角度位置与转速不同步的过渡方案,切换两种算法,完成全速度范围内的转子位置估计。为进一步提高在高速区的电机被控精度,本文提出了失步检测和滞后角度补偿策略,保证电机在高速区时的带载能力和运行的可靠性。同时,在中高速区中,本文对比分析了两种滑模观测器突加负载情况下的追踪效果和估计偏差,选择同步旋转坐标系下的滑模观测器完成转子位置估计。其次,本文也进行了理论推导和数学建模,从理论层面验证了理论依据的可行性,为搭建实验工程做理论准备工作。本文采用Matlab/Simulink软件搭建了仿真模型,进行仿真分析。结果验证了:全速域的电机无位置控制系统运行的可靠性,转速与位置不同步的加权切换方案过渡估计转速的平滑性,以及在中高速区新型滑模观测器突加负载时的良好追踪性能。最后,搭建无位置传感器控制系统的硬件实验平台,设计无位置控制系统的软件算法。从实际应用层面,验证本文所得出的结论的正确性和实用性。