傳統的無刷直流電機都需要一套複雜的位置感測器，這對電機的可靠性、製造工藝要求等帶來不利的影響。具體表現在以下幾方面：(1)增大了電機尺寸；(2)感測器訊號傳輸線多，容易引入干擾；(3)高溫、低溫、汙濁空氣等惡劣工作條件會降低感測器可靠性；(4)感測器的安裝精度直接影響電機的執行效能。
因此國內外學者對無位置感測器無刷直流電機位置檢測進行了很多研究，提出了許多方法，其中最簡單實用的是基於反電勢檢測的方法。通過測出各相反電勢的過零點，獲得三相電機所需的轉子6個關鍵位置訊號。但當電機起動或轉速很低時，反電勢為零或很小，反電勢法已不再適用，針對這個問題，人們提出了多種方法以實現無刷直流電機的可靠起動。
1反電勢法檢測轉子位置起動方法1．1三段式起動法[1][2][3] [4]1)三段式起動法的原理及其實現
文獻[1]、[2]、[3]和[4]描述的三段式起動法是按他控式同步電動機的執行狀態從靜止開始加速，直至轉速足夠大，再切換至無刷直流電機執行狀態，實現電機的起動。這個過程包括轉子定位、加速和執行狀態切換三個階段。其電路框圖如圖
1所示。
電機靜止時的轉子初始位置決定了逆變器第一次應觸發哪兩個功率器件，而在沒有位置感測器時判斷轉子初始位置很複雜。可以先讓逆變器任意兩相導通。並控制電機電流．通電一段時間後，轉子就會轉到與該導通狀態相對應的乙個預知位置．完成轉子的定位。
轉子定位後．根據電機轉向，就可知道接下來應觸發的逆變器功能器件。這樣主控制器發出一系列外同步訊號sya、syb、syc(分別與轉子位置訊號cpa、cpb、cpc對應)．經編碼器產生逆變器觸發訊號．觸發逆變器相應功率器件導通。逐步提高外同步訊號頻率．電機就工作在他控式變頻調速同步電動機狀態。
電機低速時，反電勢很小，因此直流電壓或逆變器的斬波占空比也應該小；轉速增高。等效外施電壓也應隨之增高．這樣才能保證電機既不過流，也不失步。在這個加速
過程中，由於他控式變頻調速同步電動機執行不穩定。因此必須設計合理的加速曲線(一種較好的方法是先確定加速曲線上的3～4個關鍵點，再採用曲面造型技術中的nurbs曲線進行擬合。求出整條加速曲線的數學表示式)
電機加速到預定轉速後．「反電勢訊號」(也即為轉子位置訊號)cpa、cpb、cpc已可以檢測到，但與外同步訊號sya、syb、syc可能存在較大相位差，這是因為他控式同步電動機正常執行時．逆變器每改變一次導通狀態，電機定子磁勢就越前60電角度。然後停止一段時間。在這段時間內轉子磁勢也須旋轉60電角度。
若假定在這段時間初始時刻．轉子磁勢滯後定子磁勢(120一δ)電角度．那麼在這段時間的末時刻．轉子磁勢應滯後定子磁勢(60一δ)電角度。換言之，轉子磁勢平均位置滯後定子磁勢(90一δ)電角度。顯然．定、轉子磁勢相互作用產生的電磁轉矩是關於δ的函式。
如果不考慮電機d／q軸不對稱引起的反應轉矩．當δ=o時平均電磁轉矩最大；當δ≠o時，絕對值越大．平均電磁轉矩越小。
(1)若δ(2)若δ>0．當電機負載增大時。轉速降低，轉子磁勢平均位置更加滯後於定子磁勢．即δ的數值變小．平均電磁轉矩增大．可以重新建立轉矩平衡關係；反之．假定電機負載減小．轉子增速．δ的數值隨之變大。平均電磁轉矩減小．也能重新建立轉矩平衡關係。
所以δ>o時他控制式同步電動機的執行是穩定的。如果不考慮鐵心飽和影響．當δ=o時．可認為定子磁勢在巨集觀上對轉子不表現去磁或增磁的作用，但是當δ≠o時，定子磁勢在巨集觀上具有去磁或增磁的作用，並且該作用的強弱不僅與δ的絕對值有關．而且正比於定子電樞電流。通過以上分析．要使電機不失步．必須在加速階段保證δ≥o；並且由於δ受加速曲線、外施電壓(如逆變器直流側電壓ud)、電機引數、負載大小以及轉動慣量等諸多因素的影響(例如外施電壓越大。
或者繞組慣量越小，或者負載轉矩越大，或者轉動慣量越小。δ就越大。對直接切換越不利)，因此當電機加速到並保持在某一預定轉速後，採取的方法是逐漸減小外施電壓，用控制器來監測δ角。
當該角接近於零時。cpa、cpb、cpc可以反映轉子位置。並且與sya、syb、syc幾乎同相位，相位鑑別器就發現切換命令．外同步訊號被關閉，「反電勢訊號」被送人編碼器以觸發逆變器各功率器件．這樣就完成了平穩過程。
2)三段式起動法的優缺點
(1)三段式起動過程的成功實現．受電機負載轉矩、外施電壓、加速曲線及轉動慣量等諸多因素影響。在輕載、小慣量負載條什下．三段式起動過程一般能成功實現．但在切換階段往往執行不平穩；當電機過載時．切換階段往往會發生失步
導致起動失敗；
(2)當「反電勢訊號」與外同步訊號相位差過大時．三段式起動可導致電機失步．即使能避免失步，也必然導致切換時電機轉矩較小．易受干擾。
(3)通過優化加速曲線，三段式起動能保證電機順利起動．但是對不同電機、不同負載，所對應的優化加速曲線不一樣．這樣導致通用性不強．控制過程比較繁瑣．涉及到的資料多．實現起來不方便。1．2預定位起動法[5][6][7][8]1)預定位起動法的原理及其實現
文獻[5][6][7]和[8]描述了預定位起動法。預定位起動法在起動初始時．使電機有乙個確定的通電狀態．轉子旋轉到乙個確定的初始位置，然後改變電機的通電狀態。在電磁力矩的作用下轉子向下乙個確定位置轉動．在轉動過程中切換到無刷直流電機執行狀態，利用反電勢法檢測轉子位置。
具體實現方法如下：首先為預定位．即不管轉子在什麼位置，給電機乙個確定的通電狀態．電機定子合成磁勢在空間上有一確定方面．用一足夠長的時間把轉子磁極拖到與定子合成磁勢軸線重合的位置，實現預定位。其次為起動階段．按照所需的轉向依次改變逆變器功率器件的觸發組合狀態，同時用「端電壓法，，檢測各觸發組合狀態所對應的開路相的反電勢過零點，並通過提高pwm占空比逐漸提高電機的外施電壓。
各觸發組合狀態的持續時間最大值保持不變，設為t。。與自控式狀態一樣，用計數器進行計時，換流時刻固定在t。／2處，換流後對開路相的感應電勢過零點進行檢測，只要檢測到開路相的反電勢過零點，計數器就重新復位，到t。
／2後再換流，這樣依次進行，最後，如果連續n次檢測到開路相的反電勢過零點，就切換到自控式狀態，時序圖如圖2所示。
之所以要連續n次檢測到開路相的反電勢過零點後，才從他控式狀態切換到自控式狀態，目的是為了防止干擾等引起的誤檢測和轉速未趨於穩定而影響起動過程
的順利完成。
2)預定位起動法的優缺點
(1)使繞組中具有一定大小的反電勢訊號，反電勢訊號的時序是固定不變的，而非隨機的，以保證電機有乙個確定的轉向，實現電機的正確起動；
(2)起動可靠，實現簡單、方便，對於任意轉子初始位置角，電機都能可靠實現預定位，保證電機從零速度起動並快速切換到無感測器閉環方式執行；(3)但除錯中t。和pwm的占空比的選擇，以及對加速過程中占空比的變化速度的控制比較複雜，很難達到理想效果；
(4)對切換時間要求較嚴。當電機慣量不同或帶一定負載起動時，切換時間需要調整，否則可能造成起動失敗或電機反轉現象，因此一般適用於電機空載起動。1．3公升頻公升壓同步起動法[9]
1)公升頻公升壓同步起動法的原理及其實現
文獻[9]描述了公升頻公升壓同步起動法。公升頻公升壓同步起動法的電路框圖如圖3所示。
電路通以電流後，加在電容c上的電壓uc便緩慢上公升，uc加在壓控振盪器輸入端，壓控振盪器的輸出經分頻後作為時鐘訊號加到環形分配器上，環形分配器的輸出訊號轉換成換相信號加在功率放大電路上，控制繞組的導通。同時，uc加到pwm電路的輸入端作為調製訊號，使pwm訊號占空比隨uc變化，控制繞組導通的脈衝寬度，也即為控制加在繞組上的電壓。這樣，隨著uc的上公升，加在繞組上的電壓與頻率也逐漸上公升，以公升頻公升壓方式驅動電機執行。
另外，將uc與設定的閾值進行比較，當uc達到一定數值後，即電機轉速達到一定數值後，經邏輯電路將電機切換到無刷直流電機執行狀態，完成無刷直流電機的起動過程。2)公升頻公升壓同步起動法的優缺點
(1)該起動方式對切換時間沒有嚴格要求，在一定公升頻速度範圍內可在空載、半載以及帶一定負載情況下可靠起動，無反轉現象。在起動過程中電流較大，切換至反電勢檢測控制方式執行後，電流減小：，
(2)附加的起動電路加大了電機的尺寸，對於較多應用於微型電機中的無刷直流電機是個不小的障礙，而且使電機的可靠性降低。1．4短時檢測脈衝轉子定位起動法[10]1)定位起動法的原理及其實現
文獻[10]描述了短時檢測脈衝轉子定位起動法。該方法的原理和實現如下：永磁體轉子對帶鐵心的定子線圈具有增磁或去磁作用，使線圈電感l減小或增大，轉子的位置不同，線圈電感的大小不同：
當對定子繞組施加固定脈寬的檢測脈衝後，不現的檢測峰值脈衝電流對應不同的鐵心電感，通過成對比較鐵心線圈電感的大小．逆推回去，就可檢測出轉子的位置，從而實現轉子的定位。短時檢測脈衝轉子定位起動方法正是建立在這一原理的基礎之上。這種起動方法也可分為轉子定位、加速及切換三個過程，但定位與加速的方法與前面提及的三段式起動方法不同。
在此，轉子定位時，先將乙個檢測脈衝加到一相繞組如a相上，另兩相b、c相接地，測出此時的脈衝電流峰值；然後將a相接地，檢測脈衝加到b、c相(為表述方便，把上述兩種通電方式稱為a相兩種通電方式)，測出脈衝電流峰值，比較前後兩次峰值的大小，就可比較出兩次繞組電感的大小，從而可把轉子定位在180°範圍內。同理可以按b相兩種通電方式分別加兩個檢測脈衝，把轉子定位在另180°範圍，然後再按c相兩種通電方式加兩個檢測脈衝，確定另乙個180°範圍，三個範圍的重合處，即60°範圍，就為轉子的位置所在。通過檢查事先定義的轉子位置**表，得出轉子位置及隨後加速時將需要的通電相序。
當加速脈衝結束後，再一次發出6個檢測脈衝確定轉子的位置，然後再確定將要通電的相序並進行加速，不斷重複檢測一加速一檢測一加速…直到電機轉速高到可以用反電勢法檢測轉子位置時為止，此時再把電機切換到無刷直流電機執行狀態，從而完成電機的起動過程。
2)短時檢測脈衝轉子定位法的優缺點
(1)轉子定位時能保證電機轉子在起動時不產生振盪，加速時控制簡單，易於實現；
(2)這種起動方式是建立在鐵心電感磁飽和基礎之上的，如果無刷直流電機的定子繞組不是鐵心線圈，比如是空心線圈或電機轉子本身是乙個標準的圓柱狀永磁體，則以上方法的可靠性將降低。因為這樣很難準確區分出6個電流脈衝峰值的大小，從而無法實現轉子的定位，也無從實現電機的可靠起動。
採用反電勢法檢測轉子位置的無刷直流電機的起動比較難解決的課題之一。各種起動方法有各自的優缺點和適用場合，採用何種方法應視具體情況而定。隨著研究的進一步深入，各種效能優越，適用範圍更廣的起動技術必將相繼出現.
3 2 4 5感生電動勢和動生電動勢 1
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