一、概述

在直流無刷電機的無傳感器控制中，要想根據轉子磁極與定子繞組之間的相對位置來 實現電子換相，并對力矩和轉速實施控制，就需要知道轉子的位置。因為沒有位置傳感器， 所以就需要通過某些算法來估算轉子的位置。而估算轉子位置的方法也有很多，如高頻注 入法、電感法、反電動勢過零估算法等

在以上轉子位置估算方法中，比較簡單易實現的方法是反電動勢過零估算法，該方法 的實現原理是當某相反電動勢出現過零點時(反電動勢為零)，必定有轉子磁極的 N 極或 S 極與該相繞組對齊，然后對于方波控制來說，僅需再等待 30 度電角度即可對繞組的通電 電流方向進行切換，以此方法即可實現對電機進行正常閉環控制。下圖一為該方法的檢測 示意圖：

上圖一中，示意了有霍爾傳感器控制時，當轉子 N 極對齊 U 相繞組時，此時 U 相繞組 感應出來的反電動勢為 0，出現反電動勢過零點，假設轉子逆時針旋轉，則在有霍爾傳感 器方波六步換相控制時，圖示位置再逆時針旋轉 30 度電角度(一對極電機也是 30 度機械角 度)后，HB 霍爾將感應到轉子磁極由 N 極到 S 極的變化，HB 的輸出電平狀態也將發生跳變

當檢測到三個霍爾中有任何一個霍爾輸出電平狀態發生變化時，會對繞組的通電電流 方向進行切換。根據這個思路，即使把霍爾傳感器去掉，只要我們能夠檢測到反電動勢過 零點之后，再過 30 度電角度，我們同樣可以對繞組的通電方向進行切換

二、反電動勢過零點檢測方法

通過前面的內容，我們已經知道只要能夠檢測出反電動勢過零點，再延時 30 度電角度， 即可對定子繞組的通電電流方向進行切換。那么，怎樣才能夠檢測出反電動勢過零點呢？ 要弄清楚這個問題，我們需要了解電機的電壓平衡方程式，從電壓平衡方程式的角度來推導這個問題。下圖二示意了無轉子位置傳感器的功率驅動電路。圖三示意了圖二對應的等 效電路圖

當電機正常運行時，對于星型連接的三相電機電樞繞組的電壓平衡方程式為：

以上 3 個式子中，Uun，Uvn，Uwn 表示三相相電壓，Iu，Iv，Iw 表示相電流，R 表示繞組內阻，L 表示繞組電感量，Eun，Evn，Ewn 表示三相反電動勢

對于圖三的等效電路來說，此時繞組的通電是 U 相接電源正，V 相接電源負，W 相不通電（懸空 相），根據這個關系，我們可以得出以下條件：

為了進一步分析，我們畫出繞組的驅動電壓跟反電動勢波形，如下圖四所示：

從上圖四，我們可以知道，對于具有梯形波反電動勢的電機來說，在懸空相出現過零點時，有以下 關系成立：

所以，在懸空相（W 相）反電動勢過零點的位置處，結合電壓平衡方程式及已知條件(4)(5)(6)(7)， 可以推出：

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