由于单转子空调压缩机中异步电机常常定频运行,因此无法高速运行快速制冷,也无法低速运行节能;另外,在压力较高时,异步电机启动尤为困难,并且异步电机功率密度往往比不上永磁同步电机,需要压缩机具有更大的体积以达到相同功率等级。因此,无位置传感器的内置式永磁同步电机在单转子空调压缩机上逐渐取代了传统的异步电机实现调速功能。从节能减排、能效等级市场准入指标以及节约成本的角度,基于永磁同步电机的单转子空调压缩机的驱动控制都吸引着厂家进行更深入的研究。然而,单转子压缩机的曲轴不对称,在一个机械周期内仅具有一次吸排气过程,因此电机端的负载随机械角度存在明显的周期性波动,这就导致了无位置传感器电机驱动控制的新问题:高压力情况下启动困难,低速与高速运行不平稳,易失控。本论文的研究以解决单转子压缩机运行的这几个难点为目标,有助于推动永磁同步电机在单转子压缩机中的广泛应用,助力“双碳”以及节能减排的目标。本课题研究对象为单转子压缩机,由基于无位置传感器控制的永磁同步电机进行驱动。本文围绕单转子压缩机零速启动、高速弱磁稳定运行以及低速平稳运行这几个运行工况,优化不同工况下的调速方法,以改善单转子压缩机运行的性能。针对本课题研究的问题,从以下几个方面说明主要研究内容。（1）采用基于谐振的高频电流控制解决脉振高频电压注入法的感应电流不可控问题针对传统脉振高频注入法提出以下两点改进:其一,为使得高频电流的幅值可控,减少人为调试并使得脉振高频电压注入法更容易实际应用,在注入高频电压的回路引入电流谐振控制器,进行高频电流控制,由于控制信号频率相对较高,因此谐振控制器的相位补偿需要仔细研究以获得良好的电流控制效果,其中相位补偿角源于R-L系统滞后相位。其二,同样由于注入信号频率相对于控制频率来说较高,文中考虑到谐振器离散化设计,采用零极点匹配进行谐振器离散化,以确保谐振点稳定性以及谐振器的调节速率。（2）采用相位超前补偿锁相环以及自适应角度误差补偿器提高角度观测精度针对单转子压缩机高速弱磁运行稳定性的研究,主要分为以下三个方面:其一,根据单转子压缩机高转速下速度波动频率也较大的特点,理论分析锁相环在高频段固有的相移与幅值衰减特性,证明了观测角度与真实角度之间误差的存在正是由锁相环导致的,这给出了单转子压缩机高速弱磁控制研究的一个方向。其二,根据实际工况弱磁区域性能降低,电流波动大的事实,理论分析误差角度对弱磁性能的影响,根据该影响,明确改善弱磁区域性能的首要目标是提高弱磁区域观测角度的精度。其三,根据锁相环高频段相移的滞后特性,研究超前相位补偿方案与自适应角度误差补偿方案,以改善锁相环高频段特性,提高观测角度精度。在理论上分析所提方案的稳定性,并由此给出环路带宽的一般设计方法。（3）采用谐振控制以及UDE进行转速波动抑制控制针对单转子压缩机低速转速波动较大的研究,主要分为以下三个方面:其一,分析转速波动的原因,构建准确描述波动行为的数学模型。在数学模型的基础上构造波动负载转矩表达式,明确负载转矩与机械位置角的关系式。其二,为了减小速度波动,需要对波动负载进行补偿,基于PI的速度控制受限于带宽,难以获得令人满意的效果。为了对波动负载进行补偿,采用UDE观测负载波动,并进行转速控制环路设计,从频域角度分析了UDE控制的性能,采用Q因子提高UDE控制中滤波器的稳定性。其三,考虑到锁相环存在相移,分析了锁相环对于周期性波动转速的影响,观测转速不够精确,会使得基于UDE的转速波动抑制方案性能下降,因此额外添加了谐振器,构成谐振锁相环以提高观测转速的精度,改善UDE转速控制性能。