永磁同步电机因其效率高、功率密度大、动态响应速度快、稳态精度高等优点已成为电机驱动领域的重点研究对象。虽然我国稀土资源丰富,但是电机驱动相关产业发展较晚。与美德日等国的先进水平相比,永磁同步电机调速系统的产品水平还存在较大差距。因此,研究高性能的永磁同步电机调速系统有着重要理论意义与实际价值。本文主要研究工作和完成内容如下:首先,本文介绍了 T型三电平逆变器的拓扑结构、优势以及三电平空间矢量脉宽调制策略,详细研究了中点电压不平衡的原因,总结出各类矢量对中点电压的影响方向。经调研,虚拟空间矢量脉宽调制策略理论上可实现中点电压平衡。但假设条件过于理想化,实际运行效果难以达到预期。在此基础上,本文提出变虚拟空间矢量脉宽调制策略,利用可变的虚拟中矢量参与矢量合成,动态调整各矢量作用时间。其次,本文研究了表贴式永磁同步电机转子初始位置检测问题,确保电机在无绝对值编码器甚至无编码器情况下顺利启动。在介绍了磁场饱和效应的基础上,给出高频激励下的电机模型,深入分析了高频脉振电压注入法的原理,并给出其详细推导过程。再次,针对传统PI控制器难以满足系统高动静态性能的需求,本文设计了二阶非线性自抗扰控制器,给出详细的设计过程,并借助频域法和对比仿真实验,分析了各参数对系统性能的影响,进而总结出参数的物理意义和整定方向。通过理论分析和仿真实验验证了自抗扰控制技术应用于电机调速系统具有极大的优势。最后,为了验证上述各算法,搭建3.5kW表贴式永磁同步电机实验平台。通过实验验证,本文提出的变虚拟空间矢量脉宽调制策略在各种工况下都可保证中点电压维持平衡;基于高频脉振电压注入法检测的初始位置可保证电机的顺利启动;基于自抗扰控制技术的调速系统性能得以大大提高,尤其是常规算法难以控制的低速零速段,仍可保证电机在额定负载下稳定运行。