永磁無刷直流電機將永磁體粘接在轉(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)生的主磁場分布接近于梯形波，當(dāng)轉(zhuǎn)子以恒定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，由主磁場切割定子繞組，在每相定子繞組中所感應(yīng)電勢的波形和主磁場基本保持一致，為簡化分析，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，永磁無刷直流電機都有三個固定在定子上的位置傳感器（一般為hall）檢測轉(zhuǎn)子相對定子的磁極位置，如圖所示反映出通過hall信號檢測到的位置信號，圖中hall為120°安裝方式：

電機運行的時候，三個hall信號通過一些處理之后給到MCU，MCU再根據(jù)得到的hall位置信息，按照一定的順序驅(qū)動三相全橋逆變器中開關(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，定子磁場的平均旋轉(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，無刷直流電機的運行換相時刻與轉(zhuǎn)子位置息息相關(guān)?？梢钥闯鋈绾慰刂坪胔all信號與MCU的位置信息傳遞來驅(qū)動逆變器中開關(guān)器件的通斷是帶hall永磁無刷直流電機控制的關(guān)鍵。

但由于位置傳感器的安裝會增加額外的成本和體積，而且會受到環(huán)境溫度濕度等影響，所以無位置傳感器（SensorLess）的控制方式越來越被大家重視。對于無位置傳感器的永磁無刷直流電機控制，大家目前使用的普遍是反電勢檢測法。但是反電勢法有一個很致命的缺陷，就是在電機啟動狀態(tài)和反電勢很小的低速狀態(tài)無法準(zhǔn)確得到，也就無法準(zhǔn)確得到轉(zhuǎn)子的相對位置，所以無位置傳感器永磁無刷直流電機的啟動一直都是難點。

目前應(yīng)用最多的永磁無刷直流電機無位置傳感器控制方式是傳統(tǒng)的三段式：首先給逆變器一個固定的驅(qū)動狀態(tài)，把定子繞組拉到一個固定的位置，然后利用強制換相的方式進行開環(huán)加速運行，當(dāng)加速到反電勢可以準(zhǔn)確得到的時刻再切換到利用反電勢估算位置的閉環(huán)運行階段。三段式適用于轉(zhuǎn)動慣量小、輕載的運行場合，在重載場合并不適用，長期的開環(huán)會導(dǎo)致電機失步，定子電流變大，電機無法正確有效的運行（如：吸塵器、汽車、風(fēng)機等）。

那么如何才能更好的實現(xiàn)無位置傳感器永磁無刷直流電機的控制呢？

審核編輯 ：李倩