永磁同步电机具有结构紧凑、功率密度高等优有点,符合当前碳达标、碳中和的发展理念。无位置传感器永磁同步电机驱动技术能够提高系统的空间利用率、可靠性和冗余度,因此广泛应用于航空航天、电动汽车、高档数控机床等领域中。作为典型无位置传感器控制方法,基于模型法的转子位置估计策略具有通用性强、无需额外注入信号等优点。然而传统模型法存在无法实现有限时间收敛以及估计转子位置包含谐波等问题,无法满足工业界对永磁同步电机无位置传感器驱动系统提出的更高要求。因此,本文基于高阶滑模理论和复矢量思想对模型法的转子位置估计策略进行优化,具体工作如下所示:本文首先建立永磁同步电机数学模型以及矢量控制系统,为基于模型法的无位置传感器驱动系统的建立提供基础。模型法转子位置观测策略主要包括反电势观测器和锁相环两部分。滑模观测器具有鲁棒性强、实现简单等优点,因此被广泛应用于模型法中。然而,传统滑模观测器以不连续的开关函数作为控制律,导致观测信号存在抖振问题。准滑动模态法虽然能够削弱抖振现象,但是却牺牲了滑模控制强鲁棒性的优势。此外,驱动系统中逆变器死区效应、电机磁链谐波、电流采样误差等因素将导致估计反电势中存在5、7次谐波以及直流误差,进而导致锁相环所提取的转子位置估计值包含基次和6k次谐波问题。针对传统滑模观测器由于高频切换控制律导致的抖振问题,本文提出了一种高阶快速终端滑模观测器的反电势估计策略。全阶滑模观测器的估计反电势信号通过积分获得,虽然有效抑制了抖振的问题,但是通过分析发现,全阶滑模观测器达到滑模模态时无法实现电流误差导数收敛至0,因此导致估计反电势存在误差。本文以全阶滑模观测器为基础,通过比较不同滑模面的收敛时间,选择具有全局快速收敛能力的快速终端滑模面,并将电流误差及其导数作为所设计滑模面中的自变量。基于高阶滑模理论,设计了非奇异的高阶控制律,可以实现系统中电流误差及其导数在有限时间快速收敛至0,从而提高反电势的估计精度。2.2k W永磁同步电机平台的实验结果验证了所提出算法具有无电流导数误差项及强鲁棒性的优势。针对逆变器死区效应、电机磁链谐波、电流采样误差等因素导致转子位置的观测精度降低的问题。本文提出了一种基于二阶复矢量锁相环的永磁同步电机转子位置估计策略。首先将复矢量思想引入正交反电势信号,并将二阶低通滤波器频域特性向右平移,设计具有带通特性的复数滤波器,在此基础上,引入转速反馈实现运行频率自适应,构建复矢量锁相环来获取转子位置信息。与传统锁相环相比,所提出的锁相环能够有效抑制估计反电势谐波及直流误差,提升转子位置估计精度。2.2k W永磁同步电机平台的实验结果验证了所提出算法的具有无相位滞后转子位置估计精度高的优势。