正弦波驱动永磁电机矢量控制系统以其优越的性能备受国内外学者关注。但是对于诸如电动自行车等存在成本要求的应用场合,高昂的位置传感器、电流传感器、驱动功率模块等成为制约其应用的主要因素。本文设计了低成本永磁电机矢量控制系统,并在软件算法上进行了优化,力求控制器成本低廉且性能优越。为得到高精度转子位置信息,通常采用旋转变压器或光电编码器,但其价格普遍较高。相比之下,开关型霍尔位置传感器具有成本低的优势。但由于其输出的位置信息连续性差,对于正弦波驱动的永磁电机而言,转子位置信息误差大。为此,本文通过角度估算得到高分辨率的转子位置信息,并在角度零阶估算算法的基础上,设计优化算法,以提高估算精度。矢量控制系统中,需要实时获得三相电流信息。出于成本考虑,本文使用采样电阻取代电流霍尔传感器。研究逆变桥臂串联三电阻和MOSFET导通电阻采样算法,着重分析电流采样点分布,提高最大调制比以获得直流母线电压高利用率;研究单电阻采样相电流重构算法,通过有效矢量插入解决非观测区电流采样难点,实现全区域采样。对于由蓄电池组供电的电机驱动系统,电机的转速输出受直流电源测电压的限制。为拓宽电机的调速范围,设计了基于直流母线电压反馈的弱磁升速方案;为保证电机控制系统在位置传感器故障情况下仍具有驱动能力,研究了无位置传感器的永磁电机驱动技术;考虑基于传统反电动势法存在起动困难问题,提出了短时电压矢量注入的起动方式;同时分析了二极管续流对反电动势过零检测的影响,提出提前导通交叉换相的换相策略;为提高电机制动性能,设计了柔性能量回馈制动。最后完成了相关实验验证,实验结果与理论分析相吻合。