永磁同步电机具有控制性能好、功率因数高等众多优点,在各个领域都获得了广泛的应用,与此同时无传感器控制也是近几年电机控制领域的热点研究课题。本文在对永磁同步电机的无传感器控制算法和磁场定向控制策略进行理论分析的基础上,分别从定子磁链观测器和控制方法两方面进行改进研究。在永磁同步电机无传感器控制方法中,采用磁链估算法来估计转子位置和转速的方法是目前最为简单有效的算法之一。本文在分析传统磁链观测模型的基础上,针对纯积分环节导致的初值误差及直流偏置问题介绍了几种常用的改进方案,并在此基础上提出了一种基于交叉补偿法的磁链观测模型来提高磁链观测精度,通过仿真验证了改进方法的可行性。在控制策略方面,针对表贴式永磁同步电机自身的特点,决定选用i_d=0控制方式作为本文的实现方案,并在原有控制方法的基础上提出一种改进FOC控制策略。一方面,采用速度环直接输出u_q的方式来提高系统的动态性能;另一方面,当电机负载发生扰动时,通过设定i_q电流限幅值,来防止电流急剧上升造成功率器件的损坏。仿真结果表明改进方法不仅提高了系统的动态性能;而且具有较好的鲁棒性和稳定性。最后,以NM1120为主控芯片,设计了无传感器永磁同步电机的硬件和软件系统。对基于交叉补偿法的磁链观测器和改进FOC控制策略的实验效果分别进行了验证。实验结果证明了两种改进方案的优越性和可靠性。