近年来,永磁同步电机(PMSM)因具有高转矩密度、高功率因数、高效率和高可靠性而被普遍应用于家用电器、工业控制、航空航天等各领域。根据现代电机控制技术基础理论,采用双闭环矢量控制策略驱动电机,具有抗干扰能力强、响应快速、运行稳定等特点。完成矢量控制需要实时获取电机转子位置和绕组三相电流信息,这就需要借助位置传感器和霍尔电流传感器。物理传感器的安装使用一方面增加了控制器的体积,另一方面增加了系统成本。本文从尽可能减少传感器数量的角度出发,研究了基于单电流传感器采样的相电流重构技术,并将该技术与电机的无位置传感器控制相结合,最终完成仅使用一个电流传感器的永磁同步电机矢量控制系统设计。本文首先分析了采用SVPWM算法的传统永磁同步电机矢量控制方法,并对电流环PI控制器和转速环PI控制器的设计方法进行了阐述。结合控制电机的具体参数在Matlab/Simulink中建立了系统模型,并进行了空载启动、调速及突加满载等仿真实验,为后文研究单电流传感器采样下的相电流重构,以及无位置传感器矢量控制打下基础。然后,介绍了基于逆变器直流母线电流采样的相电流重构基本原理和实现方法,实际控制系统中某些电压矢量作用期间作用时间过短,电流采样会失败导致电流重构存在盲区的问题有待改善解决。本文重点分析了采用脉冲移位法来减小电流重构盲区的方法,通过对比电流重构误差,以及对重构电流进行频谱分析,得出结论:由改进方案获取的完整三相电流更加具有实用价值。结合理论分析和仿真结果可知,脉冲移位法依然存在低调制比区域重构电流波形谐波畸变率较高的问题。针对这一问题,本文又研究了基于零矢量采样法的相电流重构方法,该方法很好地解决了低调制比区域电流重构效果不够好的问题,但是零电压采样法的使用必须改变单电流传感器的安装位置,这就带来了需要对逆变器支路布线和过流保护进行重新设计等问题。因此,对于这两种改进方案,需要结合具体的实际应用场景来选择。最后,为了进一步减少物理传感器的使用数量,本文对基于滑模观测器(SMO)的无位置传感器控制技术进行了研究,并通过修改滑模控制函数,设计自适应反电势观测器及采用锁相环技术提取转子位置信息,减小了因采用传统SMO带来的抖振现象,降低了转速估算误差,较大地改善了SMO对电机转子位置信息的观测效果。本文还提出将基于脉冲移位的相电流重构算法与改进的SMO无位置传感器控制技术进行整合,并在Simulink中建立了整合后的系统模型。通过进行满载启动、改变转速及突卸负载等仿真实验,对电机转速、定子电流以及电磁转矩等仿真结果进行分析,验证了本文所设计的单电流传感器PMSM矢量控制系统的可行性。