永磁同步电机具有调速范围宽、转矩密度高、噪声低和体积小等优点,在电动汽车牵引系统中得到广泛应用。通常采用旋转变压器获取位置信息,但是其存在安装零位偏差、成本高、可靠性低、无法故障冗余等问题,研究基于无位置传感器电驱动系统具有重要意义。然而,实现高性能的无传感器技术还面临一些问题:系统优化设计难以兼顾多目标要求;初始位置检测精度低、可靠性差;高频注入法存在位置估计精度和动静态性能方面缺陷;实现宽调速范围运行时,复合控制算法难以平滑切换。对此,本文的主要研究工作和成果总结如下:1)针对系统优化设计的问题,提出基于D分割法的多目标可视化分析及设计方法。首先,提出离散域D分割法,可以准确获得参数稳定域。其次,图解分析时域、频域性能指标以及参数不确定性影响。最后,获得满足多个约束条件的参数可选域,保证系统稳定性的同时实现多目标寻优。该方法既可以直观明确地分析性能指标分布及变化趋势,又可以灵活简洁地完成多目标寻优。2)针对初始位置检测的问题,首先,提出基于电流幅值解调的高频旋转注入法,包括三相电流幅值解调和自调整轴系幅值收敛,简化信号处理过程,提高了位置估计精度。采用递推离散傅里叶变换完成幅值计算,减少滤波环节。其次,提出基于直接信号调制的高频脉振注入法,解决低通滤波器带来的稳定性低和收敛时间长的问题。最后,提出接线故障自检策略,提高电驱动系统运行安全性。3)针对高频注入法的问题,首先,提出基于动态坐标系的高频旋转注入法,简化信号处理过程,使位置估计精度受非理想因素影响降低。提出逆变器非线性补偿策略,降低估计位置中的6次脉动。其次,提出基于滑动平均滤波器的高频脉振注入法,提高位置观测系统的稳定性和收敛速度。最后,在分析高频注入机理的基础上,提出统一可视化模型,从中可以衍生新型高频注入法。4)针对宽调速范围复合控制的问题,首先,提出基于级联二阶广义积分器的谐波消除法,提高位置估计精度。其次,提出基于电流非线性调节的复合控制,缩短了流频比+滑模观测器的切换时间,减少转速波动。最后,针对高频注入+滑模观测器的复合控制,分别研究基于双锁相环和单锁相环的切换策略,实现宽调速范围内稳定运行和平滑过渡。此外,仿真和实验证明本文研究工作和成果的正确性和有效性。