基于脉冲注入法实现的无刷直流电机转子位置检测
摘要：本文提出了一种采用脉冲注入来检测无刷直流电机在静止状态时转子位置的方法。基
于方法依次向定子绕组注入一系列的脉冲，通过脉冲电流的变化对转子位置进行估算。实验
结果表明：该方法不但具有较高的位置检测准确性，同时对电机的参数依赖性低，可以省去
电机内部的检测元件，又可以应用到其它电机。
关键词：无刷直流电机 转子位置 脉冲注入 识别
Abstract
This paper presents a method to detect the rotor position of Permanent Magnet motors at standstill
by using a suitable sequence of voltage pulses. Based on this method， a suitable sequence of
voltage pulses is applied to the stator windings. We can estimate the magnets position by the
current variation of the pulses. The obtained results show that this method is not only efficient but
also need bit of motor parameters， it can omit motor internal examination parts and may be used
on other type of motors.
Key words: BLDCM Rotor position Pulses injection Recognition
引言
近年来，由于无位置传感器无刷直流电
机(BLDCM)具有调速特性好、无换向火花、
无无线电干扰、效率高、寿命长、运行可靠、
维护简便等优点，其应用越来越广泛。检测
电机转子位置是无刷直流电机研究的一个
重要课题。转子位置的不确定，将直接导致
电机起动失败或短暂反转。目前，无刷直流
电机的起动方法有硬件起动和软件起动。但
是硬件起动方式的最大缺点就是附加的起
动电路加大了电机的尺寸，而且对电机的可
靠性也有所降低。软件起动方式中的预定位
起动，需要先把转子驱动到某一特定位置，
停止摆动后再对转子驱动
【1】
。由于转子的
惯性，会使驱动时间变长。本文提出了一种
在转子静止时检测电机的方法。
永磁电机中转子的位置不同，电机的磁
场分布不同，对定子中各相电流的影响也不
同
【2】
，作者就是利用定子中电流的变化，通
过向定子中发送一系列的电流脉冲，根据测
量得到的电流峰值来判断转子的位置。本文
简要介绍了其工作原理，对在静止状态下检
测转子位置进行了实验，验证了方法的可靠
性和可行性。该方法不仅适用于无刷直流电
机，对永磁同步电机以及其它永磁电机也有
效，并且对电机的参数没有特殊要求。
1. 基本原理
永磁电机的示意图如图 1 所示：
A
A
A相中心线
转子中心线
N
S
正相电流时
B
B
C
C
A
A
A相中心线
转子中心线
N
S
负相电流时
B
B
C
C
图 1 基本原理
以 A 相为例，其内部磁场(
A
)由永磁
体 PM 的磁场(
AM
)和定子电流磁场(
Ai
)
两个效果叠加的。
A AM Ai
(1)
如果相电流再高一些，磁路将饱和，并
且绕组的自感应系数变小。如果改变电流的
方向，则总磁通就变为：
A AM Ai
(2)
这样，磁通将退出饱和，绕组的自感应系数
将变高。正电压脉冲作用，数字控制器通过
电流传感器不断对电流进行A/D 变换，当检
测脉冲结束时，得到一个峰值电流
【3】
。然后
再发出一个负电压脉冲，检测得到负的相电
流峰值。比较两个被放大后的电流值可以得
到一个电流差
12A A A
i i i△
(3)
图 1 状态下各相的测试电流示意图如下所
示，由于 B，C 两相的位置相对与磁铁中心
轴对称，所以它们的电流差应该大小相等。
由于 A 相此时所产生的磁场与磁铁刚好一
致正反电流所受到磁场的影响也是最大的，
产生的电流差理论上也是最大的。
