直流电机具有较好起动性能和良好的调速性能,有刷直流电机起动转矩大,转速随母线电压线性变化,输出效率高,但是在旋转时有机械噪声,易产生电火花,需要定期维护等缺点。无刷直流电机通过电子换向,无需换向电刷,功率密度高、寿命长、电噪声和机械噪声小,近年来成为研究的热点。无刷直流电机,转子位置信息由位置传感器通过特定的物理变换,把转子的位置信息转换成电信号提供给控制器从而实现换相,但这样不可避免地会增加电机体积和制造、加工成本,同时对位置传感器的安装有较高的要求;特别是一些特殊的工作环境下如高温、冷冻、高湿度、腐蚀性环境、空气污浊及振动、高速等情况,位置传感器的可靠性和安全性都会大大降低,从而直接影响电机的运行。处于上述两方面因素的考虑和权衡,无位置传感器无刷直流电机控制的研究有一定必要性和必然性。论文首先阐述了选择研究无刷直流电机控制的背景情况、研究的价值和意义、对当前国内外研究现状与未来发展趋势做了进一步探索,从而确定了本课题的目标要求和设计指标。其次,论文重点讲述了无刷直流电机本体的组成结构和其工作原理,建立了其数学模型和运行特性方程。无刷直流电机的转子由永磁铁构成,定子由绕组、机座等构成,通过导通不同的功率管,使电机内部形成一个旋转的电枢磁场牵引永磁铁旋转;通过分析,建立了无刷直流电机的物理模型、列出了其电压方程、反电动势方程、转速方程、电流方程、电磁转矩方程、机械运动方程,写出了其传递函数;同时论文研究了无刷直流电机的运行特性,重点对电机的起动特性、工作特性、机械特性、调速特性以及负载特性等基本问题进行了研究。再次,论文阐述了无刷直流电机控制中电机的起动、电机使用电子换相取代电刷换相、采用检测与处理反电动势检测信号来等效获取电机转子位置、电流和速度双闭环控制算法的实现和电机运行过程中遇到的故障分析与处理等五个核心问题,其中电机的起动采用“三段式”方式,换相采用反电动势过零检测方法,速度检测通过计算两个过零事件时间间隔来计算其速度大小,电流检测通过测验采样电阻测量母线中的电流,双闭环控制中,内环采用电流环、外环采用速度环,在保护方面主要设计了防堵转,过流,过热等措施。最后,论文采用美国微芯公司的单片机ds PIC33FJ16MC204搭建了硬件实现电路。通过实验证明,电机能够稳定运行,快速启动,调速范围较宽,调速稳定,实现了无传感器控制,达到了设计要求。