使用无传感器技术的无刷直流电机的位置和速度控制及其应用趋势

凭借高功率密度，坚固的结构的优势，无刷直流 （BLDC）电机在许多应用领域中发挥了重要作用，特别在高性能应用。例如，采用机床和机器人中的伺服器位置传感器，能够成功启动和操作。由于成本的问题， 低性能应用，空间受限以及位置传感器的可靠性推动了无传感器控制的研究。除此之外，快速，持续改进功能强大且经济的微处理器和数字信号处理器（DSP）加快了无传感器的发展 控制技术，无刷直流 （BLDC）电机广泛应用于汽车领域空调压缩机，发动机冷却风扇，燃油/水泵等。

无刷直流 （BLDC）电机是一种同步电机，它看起来就像直流电机，在电流与转矩，电压和转速之间具有线性关系。它是一个电子控制的换向系统，而不是机械的换向，这是有刷电机的典型特征。另外，电磁体不移动，永磁体旋转，电枢保持静态，这解决了如何将电流传递到运动的电枢的问题。用智能电子控制器代替电刷系统/换向器组件，控制器执行与有刷直流电机实现了相同的功率分配。 BLDC电机比有刷DC电机和感应电机具有更多优势，例如具有更好的速度与转矩特性，高动态响应，高效和可靠，使用寿命长（无电刷腐蚀），无噪音运行，更高的转速范围以及降低了电磁干扰（EMI）。传递的转矩与电机尺寸的比率更高，使其在空间和重量是关键因素的应用中特别有用，尤其在航空航天应用中。

基于无刷直流电机（BLDC）的无传感器控制技术，反电动势（EMF）检测方法已被广泛应用于工业和商业领域。众所周知，反电动势的大小为与电机速度成正比，因此无法应用反电动势检测电机静止时的正确运行。为了解决这个问题，已经开发了许多方法，其中之一被称为三步启动方法，首先将转子对准预定方向，然后使电机加速，利用反电动势开环的方案。这种启动方法很简单，容易实施，但会受到负载的影响，可能暂时导致反向，不能应用于不允许旋转的领域。

获得转子位置信息的方式有很多，在无传感器控制技术中，转子位置信息是通过从三个电机端子电压之一间接检测反电动势（电动势）来确定的。三个BLDC电机相绕组中只有两个同时导通，第三个非导通相将反向导通，可以间接计算转子位置和速度的电动势。具有传感器的BLDC电机驱动器一般会使用带有转子位置传感器的三相PWM逆变器来执行相位换相和/或电流控制。

无传感器控制技术最初被认为是节省成本的好处，它可以提高系统可靠性，减少电气连接的数量，消除机械对准问题并减小电机的尺寸和重量。无传感器控制通常没有转子位置传感器的BLDC电机，取消了转子位置传感器（例如，光学编码器，霍尔效应传感器，旋转变压器，电缆和解码电路），通过降低可靠性和耐用性来降低制造成本。目前，无传感器技术尚未得到广泛采用，将来有望成为主要的BLDC电机控制方法。