永磁同步电机具有高功率密度、高效率、宽调速范围、高可靠性、低损耗等特点，在数控机床、工业机器人、航空航天设备、新能源及家用电器等领域得到广泛应用。永磁同步电机矢量控制系统通常需要安装机械位置传感器，用以检测转子位置和转速。但是机械位置传感器在某些场合存在安装困难，同时会增加系统成本、降低系统可靠性等问题。由于机械位置传感器的上述缺点，无位置传感器控制技术成为当前电机控制领域的研究热点。本文研究适用于宽调速范围的高性能永磁同步电机转子位置和转速估算方法，重点分析模型参数误差及位置载波信号畸变等因素对动态和稳态估算性能的影响并作相应补偿。同时，针对电动两轮车用轮毂电机提出一种混合式无传感器控制策略。本研究主要内容包括：　　⑴以内嵌式永磁同步电机(IPMSM)的高频等效电路为基础，推导考虑定子内阻及交叉耦合电感影响的高频响应电流表达式。针对旋转和脉振高频电压注入法位置载波信号的特点，分别采用同步轴滤波器和自适应谐波消除法提取高频载波电流的相位及幅值，进而基于隆伯格观测器解调出转子位置和转速信息，并对影响转子位置信算精度的误差源进行补偿。针对定子内阻及时间延迟等因素引起磁极极性判断可靠性降低的问题，提出了一种高频电压相位在线校正方法，可以最大化极性载波电流的信噪比，从而提高初始位置极性判断的可靠性。　　⑵针对IPMSM模型中包含由转子凸极引起的依赖于转子位置的附加电压矢量问题，基于矢量分解提出了合成反电动势模型，可以将IPMSM模型等效为表贴式永磁同步电机。在验证可观性的基础上，基于合成反电动势模型建立了适用于IPMSM的全阶非线性观测器，并联估算转子位置和转速，相比于串联结构估算器具有更高的动态响应性能。同时，通过在线观测负载转矩，提高了观测器抗负载扰动的性能。为简化分析结构，通过误差传递函数将转子位置和转速估算器转化为两个独立的闭环跟踪系统，并分析了观测器增益取值对动态估算特性的影响。　　⑶基于非线性观测器的误差动态方程定量分析了转动惯量误差、定子内阻和永磁磁链误差对转子位置和转速估算的影响，并提出了相应的补偿策略。由转动惯量误差引起的转速和位置的估算误差属于动态误差，其误差量与加速度呈正比，且稳态时误差量为零。定子内阻和永磁磁链误差的影响，其本质是引起反电动势的估算误差，进而引起转速和位置的静态估算误差，且误差量与定子电流和转速呈正比。针对动态估算误差，提出一种基于梯度下降法的转动惯量补偿策略;针对静态估算误差，提出一种基于等效磁链误差补偿的方法，用于抑制定子内阻和永磁磁链误差的影响。　　⑷针对电动两轮车用轮毂电机启动转矩大、运行速度范围宽的特点，分析了定子内阻误差对非线性观测器低速运行的限制，并提出了一种基于脉振高频电压注入和非线性观测器的混合式无传感器控制策略。在转矩控制模式下，负载电流可以在5ms内上升至参考值;且与基于霍尔位置传感器的正弦波控制系统相比，无传感器控制模式下的最大输出转矩损失＜5％。