开发具有高性能的矢量变频电动执行器,研究并解决其关键问题,对提高我国过程控制仪器仪表水平具有重要的意义。针对目前我国国产电动执行器与国外先进产品相比还存在较大差距的现状,论文以高性能的矢量变频电动执行器为研究对象,对电机参数辨识、死区补偿、定位方法以及力矩检测等关键问题进行了深入的理论研究,以及详细的实验和分析。采用等效电路法对电机参数进行了离线辨识,在分析这种方法所存在的局限性的基础上,提出了一种可以在静止状态下辨识电机参数的新方法。根据激励电压的频率不同,可以将电机模型等效成两个子模块并联的形式,在低频和高频下对电机参数进行分别的辨识,从而获得了全部电机参数。推导了电机参数辨识的具体算法,进行了验证实验。实验结果表明,使用所提方法辨识出的参数进行电流解耦的效果更好,更重要的是,参数可以在电机静止的状态下进行辨识,因此相对于等效电路法,具有更大范围的应用性。逆变器的死区会导致低频时的电流失真,影响低速性能。针对这个问题,提出了一种算法简单,补偿效果好的死区补偿方法。首先通过计算电流矢量角来间接判断电流过零点,以避免噪声引起多个过零点导致的误补偿问题,另外,在过零点附近对理论上的阶跃补偿电压进行线性化处理,可以进一步消除误补偿电压。通过验证实验表明,补偿后的电流波形不但正弦度较好,而且明显改善了电流在过零点附近的波形。因此补偿效果优于传统方法,具有算法简单,补偿效果理想的优点。采用传统的转速调节定位法和位置调节定位法会造成较大的电流冲击。针对这个问题,提出了一种可以自动生成参考定位曲线的定位方法,使电动执行器在定位过程的启动和停止时,能够有效地以低速运行,从而实现电动执行器的“柔性启动”和“柔性关闭”。这不仅减小了电流冲击,提高了电动执行器的寿命,还提高了定位精度。另外,这种方法可以根据目标位置的不同生成不同的定位曲线,具有自适应性。在不同功率等级的电动执行器上进行不同位置和不同负载的定位实验,并与传统的定位方法进行了比较。实验结果表明,本文提出的方法具有电流冲击小、精度高以及适应能力强的特点。提出一种检测电动执行器实时力矩的软件方法,以实现力矩保护功能,解决传统的力矩传感器方法对安装要求高、成本昂贵的问题。该方法通过计算电机的定子磁链,以及对电机与机械传动部分的实际传输比进行曲线拟合来检测输出力矩。另外,在定子磁链的计算中,采用PI调节器对电流采样中的直流偏置进行反馈补偿,消除了直流偏置导致的积分发散现象,得到了精确的定子磁链。通过验证实验表明,所提方法可以获得较为精确的输出力矩。设计并研制了以TMS320F28335为核心的矢量变频电动执行器控制系统。设计和开发电动执行器的硬件电路,规划软件流程,在现场对样机进行了阶跃调速实验,还对矢量变频电动执行器和普通电动执行器的性能进行了比较。实验结果表明,矢量变频电动执行器具有良好的调速性能,其动态性能、定位精度和带载能力都明显优于普通电动执行器,各项指标满足设计的要求,为实现新型电动执行器的产业化奠定了坚实的基础。