無傳感器內(nèi)嵌式永磁同步電動機（IPMSM）系統(tǒng)具有低成本、高可靠性等優(yōu)點，在家用電器、高速電機、航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于無傳感技術(shù)在實現(xiàn)方法上的限制，很難保證 IPMSM 在寬調(diào)速范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。因此，研究適用于寬調(diào)速范圍的 IPMSM 轉(zhuǎn)子磁極位置檢測技術(shù)，并提高位置預(yù)估精度，對 IPMSM 無傳感技術(shù)的發(fā)展具有重要的理論意義和實用價值。論文以 IPMSM 為研究對象，對電機初始位置檢測、低速以及高速范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子磁極位置檢測技術(shù)、不同轉(zhuǎn)子磁極位置檢測技術(shù)的復(fù)合檢測方法等問題進(jìn)行了深入地分析與研究。論文首先在深入分析了傳統(tǒng) IPMSM 數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立了含有交叉耦合的 IPMSM 數(shù)學(xué)模型。采用有限元的方法分析交直軸增量自感和互感隨交直軸電流和轉(zhuǎn)子位置變化的關(guān)系，確定了電感參數(shù)的變化范圍。并根據(jù)電感變化規(guī)律給出了 IPMSM 在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域最大轉(zhuǎn)矩/電流控制下的定子電流軌跡以及弱磁區(qū)域的轉(zhuǎn)速范圍。其次，對采用旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法預(yù)估轉(zhuǎn)子位置的原理加以分析。建立考慮 IPMSM 磁場交叉耦合的高頻電流響應(yīng)數(shù)學(xué)模型，通過對定子電流信號解調(diào)，提取高頻負(fù)序電流分量，并采用鎖相環(huán)（PLL）的方法預(yù)估轉(zhuǎn)子位置和速度。根據(jù) d 軸磁鏈的飽和特性，通過構(gòu)建磁鏈飽和模型來判斷磁極極性。分析磁場交叉耦合以及定子電流信號解調(diào)過程對位置預(yù)估的影響，并對預(yù)估角度偏差加以補償。再次，在靜止坐標(biāo)系下建立基于線性磁鏈的 IPMSM 狀態(tài)方程，并以此為基礎(chǔ)建立擴展?fàn)顟B(tài)滑模觀測器來預(yù)估轉(zhuǎn)子位置。結(jié)合高階滑模和非奇異終端滑模的優(yōu)點，提出二階非奇異終端滑?？刂频姆椒ㄌ岣呤諗克俣纫种苹６墩?，并利用李亞普諾夫（Lyapunov）定理證明了觀測器的穩(wěn)定性，得出滑模增益矩陣的自適應(yīng)率。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域和弱磁區(qū)域定量分析定子電阻偏差、交軸電感偏差以及預(yù)估角速度偏差對觀測器預(yù)估磁鏈幅值和相位的影響，通過對預(yù)估磁鏈采用 PLL 的方法獲得轉(zhuǎn)子位置和速度。然后，將旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法和擴展?fàn)顟B(tài)滑模觀測器法相結(jié)合，在寬調(diào)速范圍內(nèi)實現(xiàn)復(fù)合方法檢測磁極位置。在低速范圍內(nèi)采用旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法檢測磁極位置，在高速范圍內(nèi)采用擴展?fàn)顟B(tài)滑模觀測器法檢測磁極位置，從而保證 IPMSM 能夠在從靜止到弱磁區(qū)域內(nèi)都平穩(wěn)運行。最后，設(shè)計了無傳感器 IPMSM 全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)的實驗平臺。完成了實驗平臺的硬件電路研制以及算法編程工作。給出了采用旋轉(zhuǎn)電壓注入法、擴展?fàn)顟B(tài)滑模觀測器法以及寬調(diào)速范圍復(fù)合方法的 IPMSM 磁極位置檢測實驗結(jié)果及分析，實驗結(jié)果驗證了本文提出算法的正確性和可行性。