目前,几乎所有永磁同步电机控制器都使用PWM技术。在钻井平台、海底勘探等使用长距离传输线的应用中,PWM波会导致传输线中出现较高反射效应,严重时甚至烧毁电机。在逆变器与电机之间安装LC滤波器是一种简便而有效的抑制反射效应的方法。但是,在带LC滤波器的永磁同步电机控制策略中,还存在一些不足。LC滤波器会改变系统零状态响应特性,导致基于电压脉冲注入法的转子初始位置辨识可能发生误差较大甚至辨识失败的问题。LC滤波器还会使电机控制系统数学模型发生改变,导致传统双闭环控制性能下降。传统基于模型的无位置传感器控制与驱动系统故障诊断方法可能存在误差较大甚至不收敛问题。现有解决方案存在方法复杂、成本高等问题。本文致力于解决上述问题,从系统数学模型出发,对转子初始位置辨识、闭环控制、无位置传感器控制、故障诊断及容错控制等问题进行研究。本文所做工作包括以下四方面:为解决LC滤波器引起的传统电压脉冲注入法可能出现误差较大甚至辨识失败的问题,对转子初始位置辨识策略进行了研究。加入LC滤波器后,注入电压脉冲时,其电流响应为三阶系统响应,电流响应中包含较多高次谐波,因此使用传统脉冲注入方法会存在辨识误差较大的问题。对误差问题进行了分析,推导了带LC滤波器的永磁同步电机等效电路网络传递函数,其低阶分量表达式形式与不带LC滤波器时接近。提出了基于函数拟合的初始位置辨识策略,使用二阶巴特沃特滤波器滤除电流谐波后,对滤波后数据进行函数拟合,并通过时间常数判断电感大小,辨识转子初始位置,从而解决了检测误差较大甚至失败的问题。实验结果验证了提出的初始位置辨识策略的有效性。为提高系统动态性能,针对带LC滤波器的永磁同步电机滑模控制策略进行了研究。由于传统双闭环矢量控制方法无法控制LC滤波器,因此使用传统方法会降低控制性能。针对上述问题,推导了系统数学模型,提出了基于趋近律的带LC滤波器永磁同步电机滑模控制方法,推导了闭环控制表达式,解决了LC滤波器引起的控制性能降低问题,并探讨了控制器参数设计方法。通过仿真与实验对比了串联型PI控制与提出的滑模控制策略,验证了提出的滑模控制策略的先进性。为解决LC滤波器引起的传统观测器方法可能导致误差较大甚至发散的问题,针对无位置传感器控制问题进行了研究。由于LC滤波器导致系统模型改变,LC滤波器输入端与电机端电压、电流不同,传统基于模型构建的观测器误差较大甚至不能直接应用。针对上述问题,分别构建全阶PI观测器与全阶滑模观测器进行反电动势估计,研究了观测器增益矩阵设计方法,解决了传统观测器的问题。在此基础上,提出了双锁相环复合控制方法,结合正交型锁相环与低速型锁相环的特点,在中间区域使用最小均方根法融合两种锁相环的计算结果,提高了该区域无位置传感器控制效果。最后,对上述提出方法进行仿真与实验验证。为解决LC滤波器引起的传统方法可能出现检测误差或不收敛,以及电容支路故障问题,对逆变器、电容支路开路故障诊断及容错控制策略进行了研究。由于系统模型变化,故障观测器是基于模型而构建,故障诊断方法需进行相应修改。因此,构造了考虑LC滤波器的故障观测器,以故障观测器为基础,分析了故障特征,使用了基于电压残差的功率器件开路故障诊断方法,提出了基于最小二乘法的故障提取方法。提出了基于绝对平均电流的LC滤波器电容支路开路故障诊断方法,并推导了故障特征。在之前研究基础上,对三相四开关型容错拓扑进行修改,使其适应于带LC滤波器的永磁同步电机容错控制,并分析LC滤波器的影响。通过仿真与实验对上述方法进行有效性验证,从而实现带LC滤波器PMSM驱动系统的故障诊断与容错控制。