永磁同步电机（PMSM）具有体积小、功率高、转矩大等优点,因此在交流传动及工业伺服领域中受到广泛关注。通常为了实现高动态性能的永磁同步电机控制,需要在电机转子轴上安装机械式传感器。然而,机械式传感器的使用往往使得永磁同步电机系统的体积与重量加大,成本上升,并且机械式传感器的精度易受高温等恶劣环境影响,从而使得系统的控制性能降低。为了解决上述问题,提升系统性能,增加系统可靠性,永磁同步电机无传感器控制技术成为电机控制领域的一个研究热点。本文具体的研究工作如下:首先,介绍了永磁同步电机的基本结构及类型,并给出了永磁同步电机在三种不同坐标系下的数学模型。接着说明了矢量控制技术的基本原理,给出了空间矢量脉宽调制策略的设计过程。接着详细介绍了滑模变结构控制原理,设计了用于永磁同步电机无传感器控制运行的传统滑模观测器和超螺旋滑模观测器。由于超螺旋滑模观测器中的等效扰动项与定子端电压有关,当电机运行在宽速度范围下时,等效扰动项变化较大,然而超螺旋滑模观测器中滑模增益为恒定值,由超螺旋算法稳定条件可知,这可能会导致低速时系统抖振较大,或者高速时观测器不满足稳定条件,从而导致系统失稳。针对这一现象,研究了一种改进的超螺旋滑模观测器,在改进的超螺旋滑模观测器中,估计的电机反电动势被反馈到观测器输入端,从而将等效扰动项限制在较小范围内,减小宽速度范围下恒定的滑模增益值对无传感器控制系统的影响。另外考虑到温度变化会导致定子电阻阻值发生变化,从而影响基于电机模型的无传感器控制系统中的转子位置和速度估计精度,研究了一种基于永磁同步电机q轴电压方程的定子电阻在线辨识策略,当电机处于发电模式时,所研究的定子电阻在线辨识算法也能正常工作。仿真及硬件在环测试结果表明,所研究的改进的超螺旋滑模观测器在电机宽速度运行范围下估计性能良好,系统抖振较小,无失稳现象出现,另外所研究的定子电阻在线辨识策略辨识性能良好,所辨识的定子电阻能快速准确的跟踪上实际定子电阻。然后对逆变器非线性进行了分析,并且考虑到基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制中,通常采用逆变器给定输入电压而不是实际输出电压作为滑模观测器的电压输入,逆变器非线性造成的电压扰动会降低转子位置和速度估计精度,研究了一种考虑电机参数不确定性的扰动电压观测器对逆变器非线性造成的扰动电压进行在线估计,并将估计出的扰动电压反馈到逆变器输入端,从而对逆变器非线性进行在线补偿。仿真及硬件在环测试结果表明基于所研究的扰动电压观测器的逆变器非线性补偿策略运行性能良好。最后,搭建了永磁同步电机无传感器控制实验平台,并对改进的超螺旋滑模观测器算法进行实验验证。实验测试结果验证了算法的正确性与有效性。