为了响应国家节能减排的号召,既要提高石油的开采效率又要较少开采设备的能源消耗。潜油泵用PMSM具有体积小、效率高、过载能力强等优点,它的采用不仅提高采油效率,而且节约开采成本。另外,由于特殊的工作环境,电动机不能安装位置传感器。因此,本文对潜油泵用PMSM无传感器控制做如下细致的研究。首先,分析PWM电压脉冲在动力电缆上的传输过程,深入研究PWM电压脉冲上升时间对潜油泵端过压现象的影响。针对较长动力电缆变频系统存在的潜油电机过压和谐振问题,分析比较目前国内外对该问题的解决办法的优缺点。研究适用于潜油电机用多电平逆变器调制策略,提高逆变器输出质量,抑制潜油电机端的过压和谐振。其次,介绍基于传统旋转高频电压注入法的永磁同步电机无传感器控制原理。针对外差法解调转子位置存在的问题,重点研究基于全通滤波器的新型转子位置解调方法。搭建基于新型转子位置解调方法的旋转高频电压注入法永磁同步电机无传感器矢量控制模型,仿真表明新型转子位置解调方法能有效解决传统旋转高频电压注入法存在的转子位置估计延时和估计精度差等问题。再次,针对切换函数的选择,滑模增益系数的选取和反电动势信号的处理等方面对传统滑模观测器进行改进。搭建基于改进后滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制模型,仿真表明该方法有效解决了传统滑模观测器固有的抖振和时间延迟等问题,实现了转子位置的精确估计。针对潜油泵用PMSM全速范围内无传感器控制难题,采用一种变权重加权切换策略,实现在不同速度范围两种无传感器控制方法的平滑切换。搭建基于两种无传感器控制方法的复合控制仿真模型,从理论上验证了该方法的可行性。最后,针对潜油泵用PMSM变频驱动系统特点,设计DSP+FPGA控制系统的硬件部分和软件部分,为后续的实验验证创造条件。