永磁同步电机(PMSM)具有体积小、运行效率高、功率密度高和转矩密度高等优点,在工业领域尤其是数控机床、新能源汽车等领域得到广泛应用。然而,在传统矢量控制方式下,若使PMSM能够正常运行,必须得到精确的转子位置和转速信息,这就需要安装编码器或者旋转变压器,以此获得转子位置和转速信息。但是安装位置传感器会给电机系统造成一些不利影响。例如对于高速电机系统,受机械性能的限制电机往往难以安装位置传感器;对于某些自身质量较轻的电机,安装位置传感器会增加系统的转动惯量,增加系统损耗;对于一些应用在恶劣环境中的电机系统,运行工况复杂多变,位置传感器易受环境影响,一旦位置传感器损坏,为保证电动汽车仍可安全运行则需要快速切入无位置传感器控制状态。因此,针对PMSM的无位置传感器控制成为当下研究的热点问题。近年来,无位置传感器控制方案可以按照转速范围大概分为初始位置检测,低速段无位置传感器控制和中高速段无位置传感器控制三大领域。中高速段,大多采用基波模型的观测器方法计算转子位置和转速信息,该方法需要利用反电势对转子位置进行估计。低速和零速段一般采用高频信号注入法。该方法利用内置式永磁同步电机(IPMSM)的凸极性,注入高频信号后,利用得到的高频响应电流和转子位置的关系计算转子位置信息。本文通过分析传统高频方波信号注入法估算转子位置时,存在的估算误差,提出了一种基于过采样的高频方波信号注入的无位置传感器控制方法。由于传统高频方波信号注入法在计算高频响应电流时,近似认为交轴电流线性变化,由此给估算结果带来误差。基于此提出的改进算法,在有效矢量两端进行采样,采样频率增加了一个周期,使得角度更新频率增加了一个周期。同时,该算法考虑了交轴电流非线性变化的影响,因此可以使角度估算结果更加精确。此外,本文通过高频方波信号注入法检测转子初始位置,利用检测的转子初始位置进行无位置传感器起动,起动之后,切换到改进算法的无位置传感器控制中,实现零速到低速段的全程无位置控制。最后,通过20k W内置式永磁同步电机实验平台完成实验,验证了改进算法的有效性。