永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)无传感器直接转矩控制技术(Sensorless Direct torque control,Sensorless DTC)在现代交流电机控制中占有重要的地位。直接转矩控制避免了复杂的旋转坐标变换,在静止坐标系中对电机的转矩和磁链进行直接控制。这种控制系统对电机参数依赖少,结构简单,转矩动态响应快,对系统参数摄动、外干扰、测量误差及噪声鲁棒性强。但其定子磁链畸变和转矩脉动相对较大,相应的定子相电流谐波也较大。无传感器DTC的关键技术是在没有位置传感器的情况下,通过电流位置模型实现定子磁链和转矩的准确估计。针对DTC转矩动态响应快、但谐波较大的特点,要求转子转速及位置观测器必须具有优异的动态及稳态观测精度。本文针对永磁同步电机无传感器直接转矩控制存在的问题开展研究,论文的主要工作与成果如下:(1)提出了一种基于扩展反电势的自适应离散滑模转子位置观测器(Adaptive Discrete Sliding Mode Observer,ADSMO)。根据离散化滑模趋近率下的观测器稳定条件,建立了一种针对直接转矩控制的滑模参数自适应模型,增强了瞬态时的观测稳定性。在转速或负载瞬变情况下位置动态观测精度分别提高了和21.7%和32.5%,在转速稳态时的位置观测精度提高了28.2%。(2)提出了一种基于有效磁链的动态相位自补偿转子位置观测器(dynamicphasecompensationobserver,dpco)。通过lyapunov判据,获取了闭环观测器稳定条件下的反馈增益系数及其动态相位补偿方法,利用观测的定子电流矢量与实际定子电流矢量乘积进行补偿,降低转子位置动态观测误差。在转速或负载瞬变情况下位置动态观测精度分别提高了29.4%和36.9%,在转速稳态时的位置观测精度提高了25.6%(3)结合扩展反电势模型和有效磁链模型的优点,在静止坐标系中建立了一种新颖的凸极pmsm等效反电势模型。提出了一种带有动态误差角补偿的新型转子位置观测器(dynamicerrorangelcompensationobserver,deaco)。在转速或负载瞬变情况下位置动态观测精度分别提高了32.56%和38.69%;转速稳态时的位置观测精度提高了21.46%。(4)提出了一种适用于高频信号注入无传感器控制的电流过零区扰动电压在线补偿方法(currentzero-crossingdistortionvoltagecompensation,czdvc)。建立了一种揭示高频注入法电流过零效应本质特征的解析模型。进而将该模型用于一种专用的离线运行调试实验中,以获取电机电感和电压畸变系数。通过该补偿方法,不需要复杂的查表,就能提高电流过零区的转子位置估算精度。实验验证了本方法在抑制电流过零区电压畸变上的优异性能,在转速稳态时的位置观测精度提高了23.9%。(5)提出了一种新颖的谐波补偿算法,减少了引起永磁同步电机转矩脉动的谐波磁链及电流。同时还提出了一种自适应陷波(Adaptive notch filter,ANF)锁相环,来降低锁相环法提取位置信号时存在的位置观测谐波误差。电机电流中的总谐波失真率“THD”从24.67%下降到4.38%。同时,观测器谐波误差中的总谐波失真率“THD”从24.88%下降到了5.35%。(6)将4种新型位置转速观测器直接作为无传感器DTC转速闭环控制系统的反馈值,将电机指令转速和实际转速之差作为转速控制精度。与改进前相比,本文提出的4种新型无传感器DTC转速闭环控制系统具有更高的转速控制精度和更快的瞬态稳定时间。在变速实验中,转速的动态控制精度和瞬态稳定速度分别提高了35.8%和24.4%;稳定转速下,转速稳态控制精度提高了至少27.5%。在变载实验中,转速的动态控制精度和瞬态稳定速度分别提高了29.6%和20.2%;稳定转速下,转速稳态控制精度提高了至少18.7%。