永磁無刷直流電機將永磁體粘接在轉子鐵心表面，采用集中繞組的方式，組成了隱極式轉子結構，轉子永磁體所產生的主磁場分布接近于梯形波，當轉子以恒定的轉速旋轉時，由主磁場切割定子繞組，在每相定子繞組中所感應電勢的波形和主磁場基本保持一致，為簡化分析，可以近似視其為梯形波，其平頂寬度為120°電角度，如下圖所示，為了輸出恒定的電磁功率或轉矩，三相定子繞組必須加入六步的梯形波或方波電流：

通常情況下，永磁無刷直流電機都有三個固定在定子上的位置傳感器（一般為hall）檢測轉子相對定子的磁極位置，如圖所示反映出通過hall信號檢測到的位置信號，圖中hall為120°安裝方式：

電機運行的時候，三個hall信號通過一些處理之后給到MCU，MCU再根據得到的hall位置信息，按照一定的順序驅動三相全橋逆變器中開關器件的通斷，這樣就可以獲得六步梯形波的定子電流，使定子繞組產生旋變磁場，定子磁場的平均旋轉速度與轉子永磁體的轉速同步，這樣就會有有效的電磁轉矩產生，轉子連續旋轉。從原理上也可以看出，無刷直流電機的運行換相時刻與轉子位置息息相關。可以看出如何控制好hall信號與MCU的位置信息傳遞來驅動逆變器中開關器件的通斷是帶hall永磁無刷直流電機控制的關鍵。

但由于位置傳感器的安裝會增加額外的成本和體積，而且會受到環境溫度濕度等影響，所以無位置傳感器（SensorLess）的控制方式越來越被大家重視。對于無位置傳感器的永磁無刷直流電機控制，大家目前使用的普遍是反電勢檢測法。但是反電勢法有一個很致命的缺陷，就是在電機啟動狀態和反電勢很小的低速狀態無法準確得到，也就無法準確得到轉子的相對位置，所以無位置傳感器永磁無刷直流電機的啟動一直都是難點。

目前應用最多的永磁無刷直流電機無位置傳感器控制方式是傳統的三段式：首先給逆變器一個固定的驅動狀態，把定子繞組拉到一個固定的位置，然后利用強制換相的方式進行開環加速運行，當加速到反電勢可以準確得到的時刻再切換到利用反電勢估算位置的閉環運行階段。三段式適用于轉動慣量小、輕載的運行場合，在重載場合并不適用，長期的開環會導致電機失步，定子電流變大，電機無法正確有效的運行（如：吸塵器、汽車、風機等）。

那么如何才能更好的實現無位置傳感器永磁無刷直流電機的控制呢？

審核編輯 ：李倩