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与异步牵引电机相比,永磁同步牵引电机具有大启动转矩、高功率密度、高效率等优点,近年来在轨道交通牵引传动领域得到越来越多的应用。为了保证永磁同步电机良好的控制效果,往往采用闭环矢量控制策略,需要准确的转子位置及转速信息。通常采用机械式传感器进行角度测量,然而加装机械式传感器会增加系统空间及成本的负担,同时引入机械故障等不可靠因素。因此,如何实现无位置传感器控制成为行业研究的热点问题。本文针对永磁同步电机滑模观测算法进行分析,为避免传统算法所采用的低通滤波器带来的相位偏移问题,设计了一种复系数滤波器,可实现两相静止坐标系下电信号的无差提取。同时,为保证锁相环带宽恒定,采用反电势归一化处理。在城轨交通应用中电机参数多变,为了保证滑模观测器的稳定,本文针对滑模观测算法的稳定性条件及参数鲁棒性问题展开分析。永磁同步电机在高速区需进行弱磁控制,全速域内一般采用MTPA与负直轴弱磁相结合的控制策略。但在无位置传感器控制应用中,由于角度误差的存在,原有带电流环弱磁策略存在失控风险。因此,为保证弱磁区控制算法的稳定,本文采用一种基于静止坐标系转矩观测算法的电压相角控制策略,采用转矩闭环以调节电压相角,实现了弱磁区的转矩准确输出,同时具有较好的转矩响应速度。在无位置传感器控制算法中,角度误差无法避免。本文针对所用滑模观测算法的误差来源及相应影响因素展开分析。同时为分析角度误差对控制的影响,本文针就角度误差对MTPA转矩输出的影响进行分析,并分析了电压相角控制策略所能接受的角度误差范围。最后,基于d SPACE半实物仿真平台及210k W大功率实验平台进行相应算法的实验验证。实验表明,本文设计的基于滑模观测算法的无位置传感器控制策略具有良好的稳定性及动态性能,验证了滑模观测算法的强鲁棒性。本文设计的控制方案具有良好的工程适用性。