本文以感应电机宽范围无速度传感器矢量控制系统为对象，从理论分析，计算机仿真和实验验证三个方面进行了深入研究。 磁链观测是感应电机高性能控制的关键。本文在改进电压模型中引入转子磁场定向下的电流模型，提高了磁链幅值动态变化情况下的观测精度；本文根据转子反电势积分有限特性提出的针对反电势的零漂在线校正方法，简单而有效地消减了检测量零漂引起的观测和控制上的脉动。 文中对电流调节器设计方法的比较研究表明：同时利用定、转子方程的设计方法，比只用定子方程的设计方法有更好的抗干扰性和更小的前馈补偿运算量。 本论文对改进电压模型进行了稳定性分析，在此基础上提出一种发电状态稳定措施，解决了低速发电状态磁链观测和转速辨识不稳定的问题，使机械特性在更宽范围内得到改善。 高性能的控制需要准确知道电机参数。本文提出了准稳态空载测量感应电机励磁电感的方法，解决了需要电机空载测量励磁电感而又不便卸去负载的矛盾。本文提出的定、转子电阻的在线辨识方法，可以实现定、转子电阻和转速三个参数同时辨识，并在各种工况下有相近的收敛速度。 本文在H桥级联多电平变频器上实现了无速度传感器矢量控制，并提出了一些提高控制性能的方法：输出电压检测抗混叠滤波和逆滤波校正的方法提高了输出电压检测精度，从而提高了磁链观测的准确性；自动电压调整功能，不需额外硬件即可从检测输出电压重构出平均直流母线电压，使变频器输出自动适应电网电压变化；基于电流方向的死区补偿方法减小了输出的畸变。 文中用大量的仿真和实验对提出的方法进行了验证，结果表明本文提出的方法有效地提高了控制系统的性能，具有较高的实用价值。