永磁同步电机是一种能够在宽转速范围内输出大转矩的高性能电机,它凭借着高可靠性、高效率、高功率密度、强过载能力的优势成为诸多应用场合的理想选择。采用无位置传感器算法来取代电机控制系统中的位置传感器,可以降低系统体积和成本、提高系统在恶劣工况下的运行可靠性。因此,永磁同步电机无位置传感器控制技术已成为被广泛关注的研究热点。本文以一台表贴式永磁同步电机为研究对象,着重研究了基于方波信号注入的零低速运行方法和基于模型参考自适应的中高速运行方法,并在算法优化的基础上,通过加权平均的方式进行算法间切换,实现了该电机宽速域的无位置传感器复合控制。本文首先建立了永磁同步电机数学模型,依据坐标变换理论,推导了电机在同步旋转坐标系下的模型。在此基础上,推导了估计旋转坐标系下的电机模型,为文中转子位置提取方法和磁极判断算法提供了理论依据。其次,在电机运行于零低速阶段,针对方波注入法中采样延时的影响,使用一种改进型位置误差提取方案,提高了位置估计精度。在电机运行于中高速阶段,采用扩展状态观测器进行位置和转速观测,并针对不同状态反馈增益系数取值下系统的带宽进行分析。该扩展状态观测器的使用不仅可以加快系统动态响应速度,将观测的负载转矩用作电流前馈补偿还能提高系统抗扰动性能。最后,在理论分析的基础之上,搭建了仿真平台和电机软硬件控制平台,通过仿真和实验验证了文中提出的无位置传感器控制方法的可行性和优化算法的有效性。