永磁同步电机由于具有体积小、重量轻、过载能力强等优点,矢量控制具有转矩纹波小、转速平稳、转矩控制简单等优点。所以矢量控制的永磁同步电机系统广泛应用于现代交流调速系统中。但是,永磁同步电机是一个多变量、非线性、强耦合的系统,传统PI控制器容易受电机参数变化和负载扰动等不确定因素的影响。高性能的永磁同步电机系统应能保证稳态情况下无静差,动态情况下能快速响应输入指令。因此,对于某些负荷不确定且有变化的工况下,永磁同步电机应具有一定的抗扰性。本文首先在分析永磁同步电机数学模型的基础上,结合矢量控制技术,给出了永磁同步电机在d-q坐标系下的线性数学模型。采用转子位置定向的矢量控制算法,在Matlab/SIMULINK环境下构建了永磁同步电机矢量控制的仿真模型并通过实验对系统进行调试。其次在传统矢量控制的基础上,根据永磁同步电机的数学模型,分别提出全阶和降阶负载转矩观测器的设计方案。通过仿真对两种算法进行比较。仿真结果表明降阶负载转矩观测器设计较简单,调节参数较少,估算更精准,并对负载扰动有较好的鲁棒性。由于负载转矩观测器的数学模型中需要用到电机的转动惯量参数,因此,为了保证负载转矩观测器的准确性,本文对永磁同步电机的转动惯量的在线辨识进行了深入的研究。本文首先分别介绍了梯度校正参数法和带遗忘因子的递归最小二乘法的原理,并研究了建立在两种算法上的电机参数辨识模型。仿真结果表明,虽然最小二乘法的辨识值收敛速度较快,但是梯度校正参数法相对于最小二乘法辨识精度更高,故本文采用梯度校正参数法。最后本文通过对一台200W样机系统的设计与研制,进一步验证了梯度校正参数估算法能快速准确的迭代计算永磁同步电机的转动惯量,设计的降阶负载扰动观测器能有效的估计转矩变化,降阶转矩观测器的输出作为前馈量与永磁同步电机矢量控制相结合,能有效地提升永磁同步电动机转速控制的鲁棒性。