第
25 卷第 7 期
李志强等 基于线反电动势的无刷直流电机无位置传感器控制 39
点，目前已研究出多种无刷直流电机无位置传感器
控制方法。
（
1）相反电动势法
[5-9]
。该策略检测无刷直流
电机三相端电压，计算得到电机相反电动势过零点，
再移相
π/6 电角度得到无刷直流电机换相位置。相
反电动势法原理简单，实现方便，应用广泛。
（
2）续流二极管法
[10]
。该方法通过检测反向
并联在逆变器功率器件上的续流二极管的导通状态
来得出转子的位置。续流二极管法灵敏度较好，但
由于检测电路较为复杂，一定程度上增加了系统的
成本。
（
3）磁链法
[11]
。不同于反电动势法，该方法
通过相电压、线电流信号计算出定子绕组各相的磁
链，再根据磁链得到转子的位置信号。磁链法位置
检测误差较小、调速范围广，但是计算量大，在低
速运行时容易产生累计误差，且受电机参数变化影
响较大。
（
4）电感法
[12]
。电感法是利用电机转子位置
的改变引起电枢绕组中电感发生变化来判断转子位
置的方法，比较适用于低速和静止时转子位置的检
测。该方法弥补了反电动势法和磁链法必须依靠转
子磁场的运动判断转子位置、电机不能自起动的缺
点。但电感法需要对绕组进行实时检测，对软、硬
件都有很高的要求，较多适用于具有凸极效应的无
刷直流电机。
（
5）智能方法
[13-15]
。依靠智能控制方法，可以
构建电机电压、电流、磁链等与转子位置的映射，
并 通 过 其 强 大 的 泛 化 能 力 来 实 现 无 位 置 传 感 器 控
制。智能方法转子位置检测精度高，但同样对软、
硬件要求很高，一定程度上增加了控制成本。
在各种无位置传感器控制方法中，反电动势法
是目前技术最成熟、应用最广泛的转子位置检测方
法。相反电动势法计算量小，易于实现。但由于相
反电动势计算误差及转速波动等原因，相反电动势
无位置传感器控制方法在移相
π/6 过程中容易引入
误差，使得换相位置检测不准确，造成转矩波动增
大，严重时会导致控制失败。并且，相反电动势法
需要检测三相端电压来计算得到三相反电动势过零
点，一定程度上增加了成本。为避开相反电动势法
在移相
π/6 过程中带来的误差，提高无刷直流电机
位置检测的准确度和快速性并简化硬件电路，本文
重点分析线反电动势与换相时刻对应关系，并在此
基础上提出基于线反电动势的无刷直流电机无位置
传感器控制策略。
2 基于线反电动势的转子位置检测原理
三相全桥式无刷直流电机拓扑结构如图
1 所
示。
图
1 三相全桥式无刷直流电机拓扑结构
Fig. 1 The diagram of three-phase six-switch BLDCM
忽略无刷直流电机齿槽效应和电枢反应，且认
为电机绕组电感是不随时间变化的常量，三相绕组
电压方程可以表示为
A
A
A
A
N
B
B
B
B
N
C
C
C
C
N
d
(
)
d
d
(
)
d
d
(
)
d
i
u
Ri
L M
e
u
t
i
u
Ri
L M
e
u
t
i
u
Ri
L M
e
u
t
⎧
=
+ −
+ +
⎪
⎪
⎪
=
+ −
+ +
⎨
⎪
⎪
=
+ −
+ +
⎪
⎩
（1）
式中
u
A
，
u
B
，
u
C
——相绕组对功率地电压；
i
A
，
i
B
，
i
C
——定子绕组相电流；
e
A
，
e
B
，
e
C
——定子绕组的反电动势；
u
N
——电机中性点对功率地电压；
R，L，M——相绕组电阻、自感和互感。
对于
Y 联结三相绕组，相电流存在关系
A
B
C
0
i
i
i
+ + =
（2）
理 想 情 况 下 ， 反 电 动 势 波 形 随 转 子 位 置 角 呈
2
π/3 电角度平顶宽梯形分布。由此产生了常用的无
位置传感器控制方法，即采样三相端电压
u
A
、
u
B
和
u
C
，计算得到相反电动势过零点再移相
π/6 电角度换
相的策略。反电动势波形示意图如图
2 所示。图中，
虚线箭头示意换相位置。
图
2 相反电动势波形示意图
Fig. 2 The schematic waveforms of
phase back-EMF