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永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine，简称PMSM)具有高效率、高功率密度优势，近年来获得了广泛应用。永磁同步电机无位置传感器控制能够节省系统成本，提升系统的可靠性，因而无位置传感器控制成为了当下热门研究课题。基于ARM与FPGA相结合的控制系统，同时利用了ARM控制器的外设丰富、编程灵活、兼容性好和FPGA控制器的并行计算、接口灵活的优点，提升了控制系统的性能以及灵活度。本文对PMSM无位置传感器控制进行研究，搭建以ARM与FPGA为控制器的电机驱动平台，基于该平台对控制算法进行实验验证。
首先，提出了一种基于序列脉冲注入的交、直轴电感辨识方法。该方法不需要对转子的位置进行观测就可完成电感参数的辨识，简化了辨识步骤，提高了参数辨识的精度。在对高频电流响应拟合的过程中设计了一种基于查表法的矩阵最小二乘算法，减少了拟合过程的运算量，降低了算法的复杂性。为了降低参数辨识过程中转子位置的扰动影响，提出了一种双向互补序列注入的方法。研究了磁路饱和对交、直轴电感辨识精度的影响，利用有限元仿真对其进行了分析。建立了基于序列脉冲注入的交、直轴电感辨识仿真模型，通过仿真验证了该控制策略。
其次，研究了一种基于方波脉振注入的转子初始位置观测方法。基于 PMSM 的高频阻抗模型，建立了估计同步坐标系下以高频电流响应为状态变量的转子凸极位置观测器模型，对观测器的参数整定进行了分析。建立了基于方波脉振注入转子初始位置观测的仿真模型，通过仿真验证了该控制策略。
然后，根据设计指标完成了基于ARM与FPGA电机驱动控制系统的功率电路和控制电路的硬件设计。构建了控制系统软件总体结构，划分了ARM与FPGA各自的功能及任务，完成了ARM部分的软件和FPGA的IP核设计。
最后，搭建了电机驱动实验平台并进行了调试，完成了基于序列脉冲注入电感参数辨识实验和基于方波脉振注入转子初始位置观测实验，实验结果验证了该电机驱动实验平台的有效性，进一步证实了该参数辨识方法以及转子初始位置观测方法的正确性。
首先，提出了一种基于序列脉冲注入的交、直轴电感辨识方法。该方法不需要对转子的位置进行观测就可完成电感参数的辨识，简化了辨识步骤，提高了参数辨识的精度。在对高频电流响应拟合的过程中设计了一种基于查表法的矩阵最小二乘算法，减少了拟合过程的运算量，降低了算法的复杂性。为了降低参数辨识过程中转子位置的扰动影响，提出了一种双向互补序列注入的方法。研究了磁路饱和对交、直轴电感辨识精度的影响，利用有限元仿真对其进行了分析。建立了基于序列脉冲注入的交、直轴电感辨识仿真模型，通过仿真验证了该控制策略。
其次，研究了一种基于方波脉振注入的转子初始位置观测方法。基于 PMSM 的高频阻抗模型，建立了估计同步坐标系下以高频电流响应为状态变量的转子凸极位置观测器模型，对观测器的参数整定进行了分析。建立了基于方波脉振注入转子初始位置观测的仿真模型，通过仿真验证了该控制策略。
然后，根据设计指标完成了基于ARM与FPGA电机驱动控制系统的功率电路和控制电路的硬件设计。构建了控制系统软件总体结构，划分了ARM与FPGA各自的功能及任务，完成了ARM部分的软件和FPGA的IP核设计。
最后，搭建了电机驱动实验平台并进行了调试，完成了基于序列脉冲注入电感参数辨识实验和基于方波脉振注入转子初始位置观测实验，实验结果验证了该电机驱动实验平台的有效性，进一步证实了该参数辨识方法以及转子初始位置观测方法的正确性。