無傳感器內嵌式永磁同步電動機（IPMSM）系統具有低成本、高可靠性等優點，在家用電器、高速電機、航空航天等領域得到了廣泛的應用。但是由于無傳感技術在實現方法上的限制，很難保證 IPMSM 在寬調速范圍內穩定運行。因此，研究適用于寬調速范圍的 IPMSM 轉子磁極位置檢測技術，并提高位置預估精度，對 IPMSM 無傳感技術的發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的轉子磁極位置檢測技術、不同轉子磁極位置檢測技術的復合檢測方法等問題進行了深入地分析與研究。論文首先在深入分析了傳統 IPMSM 數學模型的基礎上，建立了含有交叉耦合的 IPMSM 數學模型。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子位置變化的關系，確定了電感參數的變化范圍。并根據電感變化規律給出了 IPMSM 在恒轉矩區域最大轉矩/電流控制下的定子電流軌跡以及弱磁區域的轉速范圍。其次，對采用旋轉高頻電壓注入法預估轉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數學模型，通過對定子電流信號解調，提取高頻負序電流分量，并采用鎖相環（PLL）的方法預估轉子位置和速度。根據 d 軸磁鏈的飽和特性，通過構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過程對位置預估的影響，并對預估角度偏差加以補償。再次，在靜止坐標系下建立基于線性磁鏈的 IPMSM 狀態方程，并以此為基礎建立擴展狀態滑模觀測器來預估轉子位置。結合高階滑模和非奇異終端滑模的優點，提出二階非奇異終端滑模控制的方法提高收斂速度抑制滑模抖振，并利用李亞普諾夫（Lyapunov）定理證明了觀測器的穩定性，得出滑模增益矩陣的自適應率。在恒轉矩區域和弱磁區域定量分析定子電阻偏差、交軸電感偏差以及預估角速度偏差對觀測器預估磁鏈幅值和相位的影響，通過對預估磁鏈采用 PLL 的方法獲得轉子位置和速度。然后，將旋轉高頻電壓注入法和擴展狀態滑模觀測器法相結合，在寬調速范圍內實現復合方法檢測磁極位置。在低速范圍內采用旋轉高頻電壓注入法檢測磁極位置，在高速范圍內采用擴展狀態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域內都平穩運行。最后，設計了無傳感器 IPMSM 全數字矢量控制系統的實驗平臺。完成了實驗平臺的硬件電路研制以及算法編程工作。給出了采用旋轉電壓注入法、擴展狀態滑模觀測器法以及寬調速范圍復合方法的 IPMSM 磁極位置檢測實驗結果及分析，實驗結果驗證了本文提出算法的正確性和可行性。