Sensorless 无刷直流电机无传感器控制策略研究(2)
无刷直流电机的组成部分有电动机的主体加上驱动器。它是一种无电刷或者换向器的电机，因此，它也被称为无换向电机。有刷电机中的线圈电流交替变化靠随电机转动的换向器以及电刷来完成，而无刷电机则是由控制器供给不同电流方向的直流电以变换电机线圈电流方向，转子和定子之间没有换向器或者电刷。
但是，无刷直流电机的需要转子位置传感器来获取换相电流，霍尔传感器将增加的数量和电机的费用。此外，霍尔传感器不能在高温或高湿度的环境中工作，所以，限制了它的应用。因此最近，无刷直流电机的无传感器控制技术成为一个热门的研究领域。
1.2 无刷直流电机的现状
1.2.1 无刷直流电机的概述
作为21世纪的主要能源，电能被广泛的使用和开发，将电能转化为机械能的器械有很多，电机就是其中的一种，也是出现并在各个领域被应用。为了满足不同场合的不同条件，出现了多种不同类型的电机，同时也有各自的优劣。
有刷直流电机利用其内部的换相器和电刷使加载其上的直流电源流过电枢绕组时方向是交变的。其过载能力强、启动性能良好、制动转矩很大，而且调速范围较为广泛，但是它结构复杂、价格高、文修困难且麻烦。
20世纪50年代，由于稀土钕硼永磁材料的问世，科学家研究出了高功率密度和高效率的永磁无刷直流电机，其结构简单，控制灵活，而且用位置传感器代替了直流电机中的换相器和电刷组成的机械式接触机构来实现换相。
无刷直流电动机与传统有刷直流电机相比具有的主要优势有很多：
(1)因为没有换向器和电刷，所以没有无换向火花或者许多的换向摩擦，最主要的是降低了电机的生产成本还有和文护成本，使电机的寿命增长；
(2)速度范围更宽，效率高，负载能力比较强，可以在任意速度下全功率运行；
(3)由于转子为永磁性材料，制动时久能够让电机进入发电状态，制动效果很好；
但相较而言，无刷直流电机需要更多的驱动功率管才能实现自动换相，其驱动逆变电路需吹冰个功率管，较原先的有刷电机驱动电路多了两个，故增加了无刷电机驱动系统成本。不过，随着电力电子技术的发展，新型器件以及功率管的出现使控制器的成本逐渐下降，因而其逐渐代替了有刷电机被广泛应用于家电、工业控制等领域。
1.2.2 无刷直流电机的发展现状及研究动态
自19世纪40年代有刷直流电机出现，其在各个控制领域中都占据了很重要的位置。但由于有机械接触的换向器和电刷使得有刷直流电机降低了系统的可靠性。因此在有刷直流电动机的理论基础上，人们逐渐发展了更加可靠的无刷直流电机。随着高性能的永磁材料、微电子技术、自动控制技术、电力电子技术的开发，无刷直流电机也得以在更多的领域和市场中得到广泛的应用[1]。
目前，无刷直流电机的研究方向主要包括以下几种 ：
（1）无机械式转子位置传感器控制。转子位置传感器会降低系统的抗干扰能力而且也会使系统更加复杂、变得更昂贵。所以很多地方都要求使用无位置传感器运行方式的无刷直流电机。无位置传感器是利用电机的电压及电流的信息来确定转子磁极的位置信息[2]。现在比较完善的运行控制方法有反电动势法、续流二极管电流通路检测法和定子三次谐波检测法等。
（2）转矩脉动控制。无刷直流电机中的转矩脉动是无刷直流电机本身具有的缺点。因此，降低转矩，就能有效地提高无刷直流电机的性能。
1.3 无刷直流电动机无传感器控制的研究现状以及难点