1、反电势法
对于稳态运行的电机来说，反电势法是一种简单、实用的转子位置检测方 法。由于无刷直流电动机的绕组反电势波形直接反映转子的的位置，因此对于无传感器无刷直流电动机可以利用绕组反电势来间接获取转子的位置信息。三相绕组反电势及相电流波形如图3一2所示。对于采用两相导通三相六拍运行方式运行的无刷直流电动机而言，三相绕组中在任意时刻总有一相处于断开状态，检测断开相的反电势信号，当其过零点时，转子直轴与该相绕组重合，再延迟30“电角度即为无刷直流电动机的换相点。但是实际上，绕组的反电势是难以直接测取的物理量，因此，通常的做法是通过检测电机端电压信号，进行比较来间接获取
绕组反电势信号的过零点，从而确定转子的位置，故这种方法又称为“端电压法”。
反电势法的缺点是，低速时反电势小，难以得到有效转子位置信号，系统低速性能差，需要开环方法进行电机起动;此外，为消除WPM调制引起的高频干扰信号，而对反电动势信号进行深度滤波的同时带来了与速度有关的相移，为了保证正确的电流换相需要对此相移进行补偿，从而保证实时修正位置检测电路造成的相位滞后，提高电机的运行性能。 2、续流二极管检测法
Ogasawara等人介绍的续流二极管检测法是通过监测反并联于逆变器6个开关管的的续流二极管的导通和截至情况来判断转子的磁极位置。这种方法实质上是对反电动势过零点的间接检测，但却改善了无刷直流电机的低速性能，获得了较反电动势过零点检测法更好的调速范围(45一2300/rmin)。由于静止时无法检测到转子的位置，起动方式也需要采用开环方式，但是较好的低速性能改善了起动特性。这种方法的缺点是总共六路的检测电路增加了硬件电路的复杂性;同时需要逆变器采取开关管120“导通期间前半段调制后半段开通的方式工作，增加了控制的难度。 3、电感测量法
在内嵌式无刷直流电机中，电机绕组电感和转子位置有一定的对应关系，电感测量法是通过检测内嵌式无刷直流电机绕组电感的变化来判断出转子的位置。在绕组星型接法的PIM无刷直流电机中，两相绕组电感量相等时刻对应于反电动势过零点，此时绕组中性点电位为直流侧中点电压。对空调压缩机进行试
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验发现，调速范围达到500~7500/rmin，尽管低速时反电动势很小，但中性点电位代表着位置信息，所以这种方法有很好的低速性能。但这种方法增加了实现的难度。然而，当电动机得中性点没有引出中性点引线或不便于引出引线，所以此种方法有待研究。 4、定子三次谐波法
由于无刷直流电动机的反电动势为梯形波，它包含了3次谐波分量。将此分量检测出来并积分，积分值为零即得功率器件得开关信号。一种办法是在星型连接得电动机绕组三个端子并联一组星型连接电阻，两个中性点之间得电压即为三次谐波分量。另一种办法不需要三相绕组的中性点引线，而是用星型电阻中性点与直流侧的中点之间的电压来获得3次谐波电压，不过它要用滤波器来消除高频分量。实验表明，这种方法比上述的反电动势过零检测法具有更宽的运行范围，可在5%额定转速下稳定运行，而反电动势法必须在20%的额定速度下才有效。另外它对过载也具有更强的鲁棒性。 5、电流法
针对传统的反电动势过零点检测法随速度改变而变化的相位差问题，Lin等人设计了通过检测电机定子相电流波形来判断转子位置的相电流检测电路，再与霍尔输出信号进行对比，实验发现在696~3174r/min范围内该电路都能作为位置检测电路很好的工作。
电机的磁动势和定子电流应该同相位，当有相位差时会引起电流畸变。JohnS0n等人通过检测非凸极表面安装BLDCM的滞环电流波形的上升和下降时间来确定转子的相对位置，这种方法己经申请位专利，被称为同步偏差/校正技术，这种方法的缺点是需要通过计算速度快的控制器，增加了系统的成本。 6、采用智能控制检测法
近年来，随着实验手段(如单片机和DSP)的功能不断强大，各种智能控制方法得以容易地实现。这种方法利用模糊控制或神经网络控制策略来建立相电压电流和转子位置之间的相互关系，基于检测到的电压和电流信号来估算出转子位置信息。可以直接检测电机相电压和相电流，通过神经网络的训练后可以估计出磁链向量，从而获得转子磁极位置。
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2.3 方案的选择与推论
本课题研究所选择的方案为电感测量法， 基于定子电感是转子位置的函数，
用该方法推导出三相无刷直流电动机在两相通电工作方式下的等效电感，并用简单的电子电路实现直流无刷电机无位置传感器的驱动控制。在电机起动时首先施加激励电压,应用主动检测方法,测得响应相电流,利用相电流和相电感的关系,便可以得到转子的初始位置。 数学模型：
电动机转子结构是一对极内嵌式磁钢，电机三相对称，不考虑磁饱和，不计涡流和磁滞损耗。假设A 相超前C 相120°，滞后B 相120°，可以画出凸极直流电动机坐标系如下图 所示。
图2.1凸极直流电动机坐标系
图中，θ 为转子直轴与定子A 相轴线之间的电角度。下面直接以矩阵形式写出凸极无刷直流电机三相绕组的电压平衡方程：
L0?L2cos2??uA??r00??iA??????????uB?0r0iB???M0?M2cos2(??120)??????????uC????00r????iC????M0?M2cos2(??120)?M0?M2cos2(??120)L0?L2cos2(??120)?M0?M2cos2????M0?M2cos2(??120)??iA??eA???????M0?M2cos2??P?iB???eB??????L0?L2cos2(??120)???iC??eC??式中，r 为每相绕组电阻； L0，L2为每相电感的平均值及二次谐波幅值； M0，
M2为互感的平均值及二次谐波
uA，uB，uC 为定子相绕组电压；iA，
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iB，iC为定子相绕组电流。对理想电机有： M2= L2，M0?L0/2。
?对于三相电机两两导通工作的电感变化，可以进行进一步的推导，现以AB 通电工作时的电感为例。当A、B 相串联时的等效电路如图2.2 所示
图2.2 等效电路
在图2(b)中：R= 2r (2)
L?AB?LA?LB?2MAB （3）
把LA、LB、ML?AB代入可得
??AB?3L0?(L2cos2??L2cos2(??120)?2L2cos2(??120))L?，化简为
?AB?3L0?3L2cos2(??60) （4）
同理可以导出LL??BC、LAC：
?BC?3L0?3L2cos2? LAC?3L0?3L2cos2(??60) （5）
由于电机结构的对称性，后三个状态与前三个工作状态的电感变化规律相同，即有：LAB=LAB，LCB=LCB，LCA=LCA
表1 导通时序表
根据导通区间表表1的导通时序，我们可以画出通电过程的电感随电角度变化示意图，如图2.3 所示。
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图2.3 工作区间的电感变化图
由矩阵方程(1)和两相通电工作的电路模型可以以AB区间为例写出电路方程如下：
Udidt=iR+LAB+eA-eB （6）
在一个区间内，可以认为转速匀速即eA，eB为常数，两两通电工作零状态响应
为：
i=
U?eA?eBLABt (8)
在相同的时间t 内，电流响应与电感值成反比，可以画出整个工作区间电流响应与转子电角度之间的关系示意图，如图2.4 所示。
图2.4 电流响应与转子电角度关系示意图
通过电感的变化得到不同的电流响应值，由电流响应规律来判断换向点。现以转子位置在-30?为例，导通区间为BC，把第一次采样得到的电流记录下来。电流在区间[-30° 0°]是逐渐变小达到最小值，在区间[0° 30°]又由最小值
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