随着社会和经济的发展，高铁动车组在轨道交通运输中承担越来越重要的任务。永磁同步电机以其体积小、转动惯量小、低速输出转矩大、弱磁性能好等优点正逐步取代异步电机成为大功率牵引电机发展的新方向。牵引电机控制系统具有大功率、高电压和大电流的特点，给电机控制带来一系列问题。本文主要针对牵引电机全速运行范围内的无位置传感器控制方法展开研究工作。
　　首先，本文提出了一种新型位置估计算法。基于内嵌式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor，IPMSM)在两相静止坐标系下的电压方程构建优化函数并求解最小值得到电机位置和转速的估计值。从数学角度对优化函数在电机初始位置定位和全速范围运行时的收敛性进行分析，证明了求解优化问题的可行性。选取拟牛顿迭代法作为求解算法，避免了在线实时计算复杂的海森矩阵。为保证初始位置定位和电机刚启动阶段算法的收敛，需要在估计位置坐标系的d轴注入电压信号。
　　其次，本文提出了一种新型调制技术，该方法选取偶数个载波周期作为新的开关周期。为保持输出波形中心对称，前半部分载波采取下降计数方式，后半部分采取上升计数方式。根据参考占空比，从中心处载波开始设置占空比，依次向两边对称设置占空比，直至总开关周期内平均占空比达到参考占空比。设置开关频率切换函数，使开关频率根据电流大小自动调节。该方法能够保证载波频率不变的情况下根据电流大小实时调节开关频率，且能在低开关频率时仍保持高计算频率。
　　再次，针对低开关频率下IPMSM电压方程简单离散化模型存在较大误差的问题，本文在考虑采样、逆变器电压锁存后，根据现代控制理论中连续状态方程的求解公式推导了IPMSM的精确离散化电压模型。基于精确离散化模型设计了电流环控制器，由于实时计算控制器矩阵较为困难，采用离线计算制成表格的方法实时调节控制器参数。
　　最后，搭建了IPMSM实验平台，通过实验对提出的位置估计算法、新型调制技术和电流环控制器进行了验证，证明了本文提出的方法的合理性与有效性。