本文根据 BLDC 的电路模型推导了一个简 化磁链方程来估计转子位置，转速适用范围较 广；重点分析了反电动势和换相电流对转矩脉动 的影响；设计了一种BLDC的无速度传感器高速 驱动控制方案。通过试验验证了新型控制策略 的性能。

1 低速时的转子位置检测

图1 为高速无刷直流电机的驱动系统结构 图。图 1 中，udc为直流母线电压；ia，ib，ic为相电 流；ua，ub，uc为相电压；R为相绕组电阻；L为自感； M 为互感。在传统基于反电动势估计的控制方 案中，电机处于静止状态或低速运行时，电机反 电动势过小，无法精确估计出转子位置。因此， 需要设计转子位置检测电路，具体如图2所示，电 路由电压比较器电路、LPF、光耦隔离电路和施密 特触发电路组成。

LPF的幅频特性、相频特性和截止频率如下式：

式中：|H(ω)| 为幅频特性；φ1(ω) 为相频特性；fo 为截止频率；ω 为角频率；Ra1 ,Ra2 ,Ca 分别为LPF 的电阻参数和电容参数；kp 为LPF的幅值系数。 通过 LPF 滤波后，信号会产生一定的滞后， 进而会影响到转子位置估计。由 LPF 引起的滞 后角 φ1 如下：

简化参数后的滞后角 φ2 如下：

设备的滞后时间t3和软件计算的滞后时间t4 可以通过离线测量得到，具体的滞后角可以表示为

式中：φ3 ，φ4 分别为 t3 ，t4 对应的滞后角。 总滞后角可表示为

滞后角 φ 将随着转速的增加而增加。当 φ(ω) ≥ 30° 时，需要改变换相模式来补偿误差，这将给控制 器设计带来难度。电机极数 p 为4，电机转速为 n ，电机角速度 ω 可表示为

将式（7）代入式（6）可以得到：

利用 LPF 可抑制电机反电动势中的干扰噪 声，从而改善转子位置估计的精度。一组典型的 无速度传感器检测电路参数为：Ra1 =480 kΩ，