现代永磁同步电机(PMSM)多采用速度(位置)传感器检测电机的速度与位置信息,但是由于电机运行时内部环境比较复杂恶劣,影响传感器检测信息的精确度,严重时会造成电机的失控。本文以内置式永磁同步电机作为研究对象,首先介绍了永磁同步电机的主要结构形式,分析了其基本数学模型,再详细介绍了永磁同步电机在不同坐标系下的数学模型,之后阐述了电压空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)的基本原理以及几种常用的矢量控制方法。本文基于永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,根据滑模变结构的控制理论,设计了一种分段指数型开关函数来代替滑模观测器中的sign开关函数,并利用Lyapunov稳定判据对系统的稳定性进行分析。最终仿真及实验结果表明,改进型滑模观测器有更好转速估计性能,系统的抖振问题得到了一定的抑制,且稳定性更强。在永磁同步电机矢量控制中,逆变器的开关延迟、控制器的计算时间等时滞环节将导致系统动态响应过程振荡增大,调节时间变长。而且电流环中的PI控制器参数的整定过于依赖电机参数,而电机参数易受外界因素干扰,导致控制性能下降。针对上述问题,本文提出一种基于自耦PI(Self-CouplingPI;SC-PI)控制器代替矢量控制中电流环PI控制器。SC_PI控制方法是为了把非线性不确定系统转换为线性不确定系统,定义系统动态与内外的不确定性为总干扰,进而提出了一种误差动态系统,该系统是在总干扰反相激励下形成。据此分析设计了 SC-PI控制器模型和整定方法。为了进一步提高SC-PI控制器的控制性能,提出了一种自适应速度因子(Adaptive Speed Factor,ASF)模型。基于SC-PI控制器的永磁同步电机矢量控制算法有效的解决了 PI参数整定过于依赖电机数学模型的问题,且具有抗干扰能力强、控制精度高、响应速度快的特点。为了验证上述理论的正确性,在基于改进滑模观测器的矢量控制算法的基础上,结合上述所提出的SC-PI控制器,利用MATLAB/Simulink仿真平台建立永磁同步电机无传感器矢量控制算法仿真模型。通过分析仿真结果,验证了本文改进的滑模观测器与SC-PI控制器具有较高观测性能与较强的鲁棒性。最终,通过基于HIL半实物仿真平台了进一步证实了改进型滑模观测器的有效性,再通过台架测试对SC-PI控制器进行实验验证,实验结果表明,本文提出的改进型滑模观测器与SC-PI控制器都具有良好的控制性能。