在绿色可持续发展的时代要求下,电动自行车以环境友好、中短途便捷、价格低廉等优势展现出迅猛的发展势头和巨大的经济前景。为了更好的用户体验,采用矢量控制的永磁正弦波电机正在引领电动自行车新一轮技术升级浪潮。本文基于控制性能和成本管控的要求下完成电动自行车控制器的研究与设计。首先阐述不同坐标系下永磁同步电机的数学模型以及Simulink永磁电机集成模块的角度补偿方法。设计完成电动自行车六步法控制方案与实验。为了满足PMSM矢量控制方案对位置角度与电流的反馈要求,讨论有无传感器方案的优缺点,采用具有成本优势的低分辨率霍尔位置细分技术以及电流重构技术实现电动自行车用永磁同步电机矢量控制系统设计。阐述了霍尔位置估算的三种算法原理,并结合电动自行车运行工况对比分析三种算法的控制效果。研究分析了三电阻电流重构以及单电阻重构的关键技术以及硬件要求。研究了在控制芯片不能完全满足重构硬件要求的条件下采用周期保持法实现电流重构。在升级控制芯片后,研究了单电阻周期内PWM脉冲移相重构方案。在分析总结一般的脉冲平移分类方法的基础上,重新讨论移相原理,简化电流非观测区域脉冲平移分类算法以降低算法的复杂度。以控制硬件成本为出发点,完成隔离式、非隔离开关电源以及MOSFET驱动等硬件电路设计、Saber仿真以及实验测试。结合Nu Micro M058系列芯片特点与硬件配合完成软件开发。使用测功机系统完成控制器性能测试,结果表明本文设计的E-bike矢量控制器实现了低成本高性能的设计目标。