永磁同步单机具有高功率密度,高效率等优点在工业领域扮演重要角色。无位置传感器驱动技术可以降低成本并且提高系统可靠性,近年来已成为研究热点。高频信号注入法是低速区的较有效的无传感器控制技术。然而,该方法会引起高频噪音和电磁兼容问题,致使该方法在使用场合上受到限制。因此,高频信号注入法需要结合相应的降噪策略以降低其负面影响。本文针对可降低高频噪音的随机频率电压注入法进行了研究。首先分析了传统高频信号注入法的基本原理。建立永磁同步电机高频数学模型,在高频电压的激励下,电机绕组可以简化为纯电感模型。内置式永磁同步电机具有凸极特性,使其高频电流响应中含有转子位置信息,通过合理的信号处理方式可以得到电机转子位置,从而实现电机无传感器控制。第二章分析了高频方波电压注入法和高频正弦波电压注入法的基本原理,并通过Matlab/Simulink软件对两种方法进行了验证。在上述分析结果的基础上,本文对随机频率电压信号注入法进行研究。传统高频信号注入法使用固定频率注入信号,使其电流功率谱密度过于集中,因此产生的噪音尖锐刺耳。使用频率随机变换的电压信号可以有效拓展并降低电流的频谱分布。基于以上原理,本文研究了随机频率电压注入法转子位置提取方式。针对高频注入法受数字系统延时影响机理进行了分析,并提出了相应的解决策略。从电流功率谱密度的角度对传统固定频率注入法和随机频率注入法进行比较分析。尽管随机频率注入法可以有效降低噪音问题,但其电流功率谱密度仍然存在离散谱成分,即仍有集中分布的频率成分。本文从理论上分析了离散谱产生的原因,并提出了相应的解决优化策略。实验结果和理论分析结果吻合,皆证明半周期切换随机频率注入法降低噪音的有效性。最后,通过基于ARM的永磁同步电机实验平台对本文研究内容进行了实验验证。实验表明,随机频率电压注入法可以有效拓展电流功率密度谱,使噪音得到降低。同时,该方法可以较准确的估计电机的位置以及转速信息,保证电机控制性能。