随着人们对家居环境和工作环境的舒适性要求越来越高，高性能的变频空调日益成为全球空调市场的主流。针对传统空调耗电大，成本高等问题，在新一代变频空调压缩机控制系统中，电源前级采用有源功率因数校正(APFC)环节，压缩机采用永磁同步电机(PMSM)拖动。本文在工业界的支持下，以提高变频空调控制性能为目标，对变频空调的数字APFC技术，PMSM相电流重构，无位置传感器控制，转矩脉动抑制策略，控制系统的软/硬件实现等多个方面进行了深入地分析和研究。　　数字APFC控制具有诸多优点，是目前研究的一个热点。在数字APFC中，为实现功率因数校正，数字处理器芯片需要在每个开关周期中计算占空比。由于开关频率的提高受到数字处理器运算速度的限制，导致工作频率过低时系统的动态响应特性变差，为此提出一种新型的前馈电流环控制方案设计。增加前馈环节后，PWM输出的占空比命令不再由电流环PI调节器输出单独提供，而是由PI调节器输出和前馈环节输出共同提供，使得在不需要提高控制环的带宽和增益的情况下，电感电流能更好地跟踪输入正弦参考值，从而改善了功率因数校正效果。在此基础上，采用输入电压参考正弦化环节，减小输入电压畸变产生的谐波，进一步提高了功率因数，抑制了输入电压跌落的影响。并且，算法运算量小，适用于低成本的数字芯片控制实现。　　在深入分析PMSM相电流检测原理的基础上，提出一种通过增加观测矢量减小非观测区域的相电流重构方法。在采用无位置传感器控制方案的PMSM电机控制系统中，需要有效的测量电动机相电流以提高控制系统的性能，通过对一个PWM周期内不同开关时序下的直流母线电流进行观测，可重构出电动机的三相电流。当采用空间脉宽矢量调制(SVPWM)时，在低速区域和每个PWM周期基本电压矢量边缘区域内，由于采样时间的限制，会出现非观测区域。针对这一问题，采用一种三相调制转两相调制的方法，可减小非观测区域的面积，同时应用两个具有不同相位和幅值的附加矢量组合来合成指定的电压指令矢量，从而获得反映相电流的可观测直流母线电流。基于此原理通过在直流母线串联功率检流电阻，用较低成本的方式解决全速度范围内电动机相电流检测问题。　　在分析PMSM数学模型及坐标变换算法的基础上，针对PMSM的模型参数耦合，常规控制器难于获得较好控制效果的问题，设计了基于自适应内模控制方法的电流环解耦控制器，提高了系统电流环的控制性能，而且控制器只有一个可调参数，简化了设计。针对压缩机工作特性，提出一种改进磁链观测的方法用于PMSM压缩机的无传感器控制，实现了转子位置和转速的有效估算，消除了反电动势积分环节带来的偏移问题。　　空调压缩机的机械振动和噪声的限值是空调设备的重要性能指标之一。为解决压缩机转速脉动问题，对压缩机负载特性进行分析。在低速范围内，提出一种基于IRMCF312处理器的正弦波前馈补偿解决方案，并针对低速前馈补偿时相序错接的问题，设计错相自诊断功能进行解决。同时，在压缩机中、高速范围内，基于重复控制原理，采用改进的重复控制补偿环节抑制了压缩机的转速脉动，提高了系统的动态响应，降低了振动和噪声。　　在上述工作的基础上，研制开发了一套1.5匹直流变频空调控制器，它包括室内机温度控制和室外机变频驱动单元的设计，其优点是低成本，节能显著，室温控制精度高，整机功率因数0.96以上。为高性能节能家电领域的创新发展提供了实用的关键技术解决方案，为今后的产业化提供了新的蓝本。