交流永磁同步电动机以轻型化、高效节能、结构简单等特点已在现代工业设备及自动化生产过程中广泛应用,并已成为随动系统的重要驱动源。不同的应用场合,对负载响应要求不同,因此涉及一些特殊的关键技术要求,如低速大扭矩、强抗扰性、启动转矩大、无传感器精确控制等。但由于永磁同步电机本身具有强耦合及非线性特性,传统永磁同步电动机控制系统所采用的常规控制策略难以达到满意的暂、稳态性能要求。此外,在某些条件下通用型永磁同步电动机控制系统技术经济指标不合理,限制了电机的高效潜能。为了提高永磁同步电机控制系统性能,保证系统的可靠性和稳定性,本文针对若干关键技术进行了深入探讨,主要包括逆变器死区效应、电流环动态性能、电流预测控制、永磁同步电机滑模控制技术等,分析了部分性能改进方案的可行性,并提出了一些新的永磁同步电机控制方法。该论文主要研究和创新工作如下:(1)针对永磁同步电机调速系统逆变器非线性引起的低速转矩脉动问题,设计了死区效应电压补偿策略。重点分析了逆变器非线性特性对电流畸变的影响,研究了基于永磁同步电机动态模型的电流畸变抑制方法。该方法利用电机电磁响应远大于机械响应的特点,化简电机的动态数学模型,并设计了一个新型死区补偿电压观测器对输出参考电压进行实时预测和补偿,使电机输出理想的相电流波形,电流畸变现象得到有效的抑制。(2)针对永磁同步电机调速系统电流环响应速度问题,通过优化PWM占空比更新和电流采样时机,改善电流环动态性能,并提出了电流调节器最优控制参数的设计方法。该研究过程是基于调速系统电流环两种控制模型进行的,首先,针对调速系统电流环的连续、离散控制模型,通过合理的等效化简得到电流控制周期和系统频带宽度之间的关系,证明了电流控制周期是制约电流环动态响应能力的主要原因。其次,分析了反馈电流采样时刻和PWM占空比更新时刻对电流控制周期内延时环节的影响,为优化电流环控制策略提供理论依据。(3)针对永磁同步电机传统电流控制策略在电机参数失配和负载扰动情况下系统快速性和鲁棒性不能兼顾的问题,提出了改进型永磁同步电机无差拍电流预测控制策略,该控制策略引入反馈补偿因子改进无差拍电流预测控制模型,使系统稳定性对电机参数失配依赖较小。Lyapunov稳定性理论证明了该改进电流预测模型可以保证在闭环系统内具有全局稳定性,电机控制系统的电流跟踪误差可以快速收敛至一个较小领域内。对比传统电流控制器,改进后的电流预测控制器具有理想的动态性能和良好的鲁棒性。(4)针对无速度传感器永磁同步电机直接转矩控制系统中定子磁链观测精度依赖于转子信息的问题,提出了一种基于滑模变结构的新型定子磁链观测器,该观测器中不含转子角度变量,可以准确获得定子磁链估计值。Lyapunov稳定性理论证明了观测器能够快速收敛至一个较小领域内,且对系统参数和外部干扰的鲁棒性较强。同时,为了保留线性PI调节器的良好动态特性,进一步增强调节器的鲁棒性,提出了一种复合控制方法,即线性-滑模变结构控制器,该控制器通过调节控制增益改变PI控制与滑模变结构控制的平衡关系,可以使调速系统满足暂态及稳态控制要求。(5)针对永磁同步电机定子磁链初始绝对位置辨识误差的问题,提出了一种简单有效的转子位置估计方法和误差修正策略,该方法无需复杂的理论计算,易于实现。其次,针对滑模变结构速度环控制器动态响应与鲁棒性难以同时满足的问题,利用不同趋近律的优点提出了一种复合趋近律函数,据此可以通过设计切换条件使得电机速度环获得理想的暂、稳态特性。