永磁無(wú)刷直流電機(jī)將永磁體粘接在轉(zhuǎn)子鐵心表面，采用集中繞組的方式，組成了隱極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子永磁體所產(chǎn)生的主磁場(chǎng)分布接近于梯形波，當(dāng)轉(zhuǎn)子以恒定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由主磁場(chǎng)切割定子繞組，在每相定子繞組中所感應(yīng)電勢(shì)的波形和主磁場(chǎng)基本保持一致，為簡(jiǎn)化分析，可以近似視其為梯形波，其平頂寬度為120°電角度，如下圖所示，為了輸出恒定的電磁功率或轉(zhuǎn)矩，三相定子繞組必須加入六步的梯形波或方波電流：

通常情況下，永磁無(wú)刷直流電機(jī)都有三個(gè)固定在定子上的位置傳感器（一般為hall）檢測(cè)轉(zhuǎn)子相對(duì)定子的磁極位置，如圖所示反映出通過(guò)hall信號(hào)檢測(cè)到的位置信號(hào)，圖中hall為120°安裝方式：

電機(jī)運(yùn)行的時(shí)候，三個(gè)hall信號(hào)通過(guò)一些處理之后給到MCU，MCU再根據(jù)得到的hall位置信息，按照一定的順序驅(qū)動(dòng)三相全橋逆變器中開(kāi)關(guān)器件的通斷，這樣就可以獲得六步梯形波的定子電流，使定子繞組產(chǎn)生旋變磁場(chǎng)，定子磁場(chǎng)的平均旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)子永磁體的轉(zhuǎn)速同步，這樣就會(huì)有有效的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)。從原理上也可以看出，無(wú)刷直流電機(jī)的運(yùn)行換相時(shí)刻與轉(zhuǎn)子位置息息相關(guān)?？梢钥闯鋈绾慰刂坪胔all信號(hào)與MCU的位置信息傳遞來(lái)驅(qū)動(dòng)逆變器中開(kāi)關(guān)器件的通斷是帶hall永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制的關(guān)鍵。

但由于位置傳感器的安裝會(huì)增加額外的成本和體積，而且會(huì)受到環(huán)境溫度濕度等影響，所以無(wú)位置傳感器（SensorLess）的控制方式越來(lái)越被大家重視。對(duì)于無(wú)位置傳感器的永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制，大家目前使用的普遍是反電勢(shì)檢測(cè)法。但是反電勢(shì)法有一個(gè)很致命的缺陷，就是在電機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)和反電勢(shì)很小的低速狀態(tài)無(wú)法準(zhǔn)確得到，也就無(wú)法準(zhǔn)確得到轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置，所以無(wú)位置傳感器永磁無(wú)刷直流電機(jī)的啟動(dòng)一直都是難點(diǎn)。

目前應(yīng)用最多的永磁無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方式是傳統(tǒng)的三段式：首先給逆變器一個(gè)固定的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，把定子繞組拉到一個(gè)固定的位置，然后利用強(qiáng)制換相的方式進(jìn)行開(kāi)環(huán)加速運(yùn)行，當(dāng)加速到反電勢(shì)可以準(zhǔn)確得到的時(shí)刻再切換到利用反電勢(shì)估算位置的閉環(huán)運(yùn)行階段。三段式適用于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、輕載的運(yùn)行場(chǎng)合，在重載場(chǎng)合并不適用，長(zhǎng)期的開(kāi)環(huán)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)失步，定子電流變大，電機(jī)無(wú)法正確有效的運(yùn)行（如：吸塵器、汽車、風(fēng)機(jī)等）。

那么如何才能更好的實(shí)現(xiàn)無(wú)位置傳感器永磁無(wú)刷直流電機(jī)的控制呢？

審核編輯 ：李倩