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关键词：无刷直流电机；反电动势；过零点；转子位置检测
无刷直流电机具有体积小、功率密度高、控制简单、动态性能好等优点，因此应用也越来越广泛。但无刷直流电机需要一套位置传感器来控制其绕组换相，这给电机的可靠性、成本以及制造工艺要求等带来了不利的影响。因此无刷直流电机的无位置传感器控制成了目前研究的热点，其中如何简单准确地检测无刷直流电机的转子位置信号是实现无位置传感器控制的关键，很多学者对此进行了研究。
在各类方法中，反电动势过零点检测方法原理简单，容易实现，是目前应用最多的转子位置信号检测方法。文提出的通过检测断开相绕组端电压来间接获得反电动势过零点的方法需要重构电机中性点，由于重构的中性点电压里包含了大量的开关噪
声，必须对检测信号进行滤波，这会导致检测信号与实际反电动势过零点间的相移；文对文提出的方法进行了改进，但仍然需要重构电机的中性点；文通过使用特殊的脉冲宽度调制(PWM)方法使断开相绕组也产生导通现象，并通过检测该导通现象来间接获得反电动势过零点，但该方法会引起负向的转矩脉动而且需要6个独立的电源供电，大大增加了检测电路的成本；文提出的直接检测反电动势过零点的方法使用半桥调制方式，这种调制方式也会引起负向的转矩脉动，而且该检测电路只能在PWM关断期间起作用，这使得PWM的占空比必须被限制在一定范围内。
本文提出了一种新颖的转子位置信号检测方法，该方法无需重构电机中性点，不受开关噪声影响，因此也不必使用滤波电路。使用全桥调制方式，不会引入负向转矩脉动，且可以工作在任意的PWM占空比下。实验证明使用该检测方法可以在很宽的速度范围内检测到断开相绕组反电动势的过零点，从而得到转子位置信号。该方法硬件实现简单，可以直接使用驱动电路的电源进行供电，具有很强的实用性。
1 无刷直流电机控制系统
普通的无刷直流电机采用三相逆变器供电，其绕组具有梯形波反电动势和方波电流，每相绕组通电120°电角度，如图1所示。为了使无刷直流电机在单位电流内能够输出最大的转矩，必须使各相绕组反电动势和相电流保持相位一致。无刷直流电机
在正常导通期间只有两相绕组通电，另外一相绕组断开，因为断开相绕组中没有电流流过，因此其端电压反映了该相绕组反电动势的大小，而反电动势的过零点领先该相绕组换相信号30°电角度。
用本文提出的转子位置信号检测方法构成的无刷直流电机无位置传感器控制系统框图如图2所示，反电动势过零点检测电路在一个周期内将得到的6个过零点信号输入到数字信号处理器(DSP)，通过软件延时30°电角度后产生绕组换相信号，为了简化系统结构，基于PWM的电流控制器和换相逻辑算法也由软件实现。
2 新颖的转子位置信号检测方法
本文提出的转子位置信号检测方法主要包括两个步骤：首先直接将逆变器直流环中点电压与断开相绕组端电压进行比较，得到断开相绕组的反电动势过零点信号，其电路结构如图3所示；然后再通过DSP将检测得到的过零点信号延时30°电角度、从而得到无刷直流电机无位置传感器控制必须的绕组换相信号。
图3中，T3管和T4管同时进行PWM调制，即全桥调制方式，A、B两相绕组通电，C相绕组断开。此时C相绕组端电压Uc的电位始终在Udc和0之间，与T2和T5反并联的二极管不会产生导通现象，从而消除了断开相绕组的导通现象。R1和R2阻值相等，故Um=Udc／2。
同理，当T3、T4管关断，二极管D1、D6续流时，根据回路2可以得到相同的结果，即C相绕组端电压的表达式仍为式(5)，所以无论PWM处于导通状态还是关断状态，C相绕组端电压Uc的表达式不变，即Uc都能反映该相绕组反电动势的信息;而且该表达式中不含开关管导通压降和续流二极管导通压降，不受开关噪声的影咆，因此也无需增加滤波电路。
以T3、T4管导通为例来分析该检测电路的工作过程，此时电流从B相绕组流进，从A相绕组流出，C相绕组处于断开状态，其反电动势ec从-E逐渐增加到E。当ec<0时,Uc=Udc/2+ec
