永磁同步电机拥有能量转换率高、功率密度大、结构简单等优良的特点,在航空航天领域、国防科技领域、民用电器领域中都离不开永磁同步电机的使用。在民用电器中,手持钻在生产生活中具有较多的使用。传统手持钻多使用直流有刷电机,但因其在运转过程中会产生电火花和容易散落碳粉颗粒,限制了其应用范围。本文以永磁同步电机作为手持钻的动力器件,避免了电火花和碳粉颗粒的产生,扩大了手持钻的应用范围。并且因为永磁同步电机的特点,可以缩小手持钻的体积和重量,减小使用负担。手持钻作为民用电器,为了获得市场,需要把成本尽量降低。本文采用成本较低的控制策略,将针对永磁同步电机的无传感器矢量控制技术和单电阻电流重构技术进行研究。本文首先对永磁同步电机的基本结构进行分析,分别建立了永磁同步电机在三相静止坐标系、两相旋转坐标系和两相静止坐标系下的数学模型。然后对不同坐标系下的变换策略进行分析,并给出变换方程。最后,对空间矢量调制技术进行研究分析。针对滑模观测器在估算反电动势的过程中容易产生“抖振”的问题。本文使用双曲正切型变饱和函数替换传统的常数开关函数来减小系统的“抖振”。因为低通滤波器的截止频率不能自适应的变化,因此设计一种变低通滤波器,使得到的反电动势更加准确。因为低通滤波器的使用会带来相位的延迟,所以设计根据转速来补偿转子位置的机制,使转子位置估算更加准确。在此过程中,设计出双曲正切型变饱和函数滑模观测器的状态方程,根据电流电压信息估算出电机反电动势信息,并根据得到的反电动势信息估算出电机位置和速度信息。最后,在Matlab/Simulink仿真环境下,对双曲正切型变饱和函数滑模观测器进行验证。针对传统单电阻电流重构技术会造成PWM波形不对称导致电流谐波增加和PWM周期增加导致调速区间降低的问题,提出一种新型矢量插入法。在保证足够的采样时间的前提下,既保证了PWM周期不增加,也保证了一个周期内PWM波形的对称性。在此过程中,首先介绍了单电阻电流采样的基本原理,对单电阻电流采样面临的在低调制区域和扇区边界区域难以准确测量三相电流的问题进行研究。介绍了传统的移相法和矢量插入法,并在此基础上提出新型矢量插入法。在低调制区域和扇区边界区域,分别对新型矢量插入法进行研究论证。最后,在Matlab/Simulink仿真环境下对基于新型矢量插入法的单电阻电流重构技术进行验证。经过上述仿真研究之后,使用TMS320F28027作为主控芯片,搭建软硬件实验平台。首先概述了基于永磁同步电机的手持钻控制板的硬件构成,之后介绍了控制系统的软件设计思路,使用C语言在CCS8.3中实现算法。从实验数据可以看出,本文所设计的控制器具有较好的起动性能,对转速变化具有较好的适应能力和较好的鲁棒性。在高速情况下,估算出的转子位置信息和实际位置信息基本一致。可以实现手持钻的高性能控制。