永磁无刷直流电机具有高效率和高功率密度,并因其优良的控制特性和机械特性在诸多领域中获得了广泛应用。其中由逆变器构成的换相电路起到电子换相的作用,即改变合成磁动势方向。为了实现换相控制,必须对转子位置信息进行检测,传统的有位置传感器无刷直流电机的驱动技术工艺复杂、受工作运行环境限制等诸多问题,这些问题在一定程度上限制了无刷直流电机的应用范围。因此无位置传感器无刷直流电机关键技术的进一步研究具有重要的实际应用价值和意义。本文以无位置传感器技术为主要研究内容,针对几个关键的技术问题进行讨论,即转子位置辨识方法、电机起动方法、换相误差产生原因及换相误差补偿。并对这几个问题进行仿真以及实验的研究验证。反电动势法因为其原理简单、容易实现、成本较低等优点成为无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法的主要方法,因为电机反电动势不易直接检测,通常通过检测端电压信号的过零点,但是这种方法需要重新构造电机的虚拟中性点,增加了额外的硬件电路,并且重构的虚拟中性点与电机实际中性点的电位并不一定总是相等的。因此本文根据电机的电压方程,利用线电压差法检测反电动势过零点,该方法无需重新构造电机中性点,不增加电机的硬件电路,适用范围更广泛。在线电压差检测反电动势过零点方法的基础上,分析产生换相误差的原因。首先从滤波电路的特性入手,分析滤波电路产生的滞后换相误差。线电压差法无位置传感器控制技术续流过程会导致采样的线电压差通过滤波后发生畸变,使换相信号超前。针对这一问题,本文从换相期间的续流过程入手,通过分解线电压差信号,分析超前换相的产生机理。为了解决无刷直流电机运行时存在换相误差的问题,分析了换相误差角度和线电压差积分值的数学关系,同时考虑了续流过程对线电压差积分值的影响,在此基础上提出了一种基于线电压差积分的无位置传感器无刷直流电机换相误差校正方法。与传统换相补偿方法相比,该方法不需要重新构造电机的虚拟中性点,积分边界容易确定,补偿算法简单。分析了无位置传感器无刷直流电机采样反电动势过零点时遇到的不平衡过零点的产生原因,并且提出了一种新型的补偿方法。针对无位置传感器的起动问题,根据定子铁芯饱和效应,分析了绕组等效电感和转子位置的关系,根据这个关系提出一种判断转子初始位置的方法。在电机外同步加速阶段,通过短脉冲和长脉冲驱动电机并检测转子所在扇区,脉冲加速电动机的同时也动态提供转子位置信息,并且这个过程不会产生反向的电磁转矩干扰电机起动过程。电机起动方案的最后一步,自同步切换阶段,本文提出有效的同步切换策略,使电机从外同步级切换到自同步级。采用以下策略:当连续检测到由反电动势提供的转子位置信息时,继续增加电动机速度。然后关闭逆变器,让电机开始自由减速。此时,检测转子位置信息以操作电动机换向。在自由减速过程中,自同步信号中没有高频PWM干扰。在Matlab/Simulink中完成了无位置传感器无刷直流电机控制系统的仿真研究,搭建了带有位置传感器无刷直流电机控制系统和无位置传感器无刷直流电机控制系统及其换相补偿策略的仿真。同时对比了由位置传感器产生的换相信号和补偿后无位置传感器产生的换相信号,证明无位置传感器方法的有效性。最后,构建了以FPGA为核心的系统实验平台,在传统无位置传感器无刷直流电机方法的基础上,增加了换相误差补偿策略模块。实验结果证明了理论的正确性和硬件系统的有效性。