CN113098338B - 无刷直流电机的转子位置检测装置、方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无刷直流电机的转子位置检测装置、方法及控制系统，所述装置包括：分压单元、低通滤波单元、中点模拟单元、相位补偿单元、比较单元以及译码控制单元。本发明采用了硬件相位补偿的方法，通过相位补偿电路来补偿由于低通滤波电路产生的随转速变化的反电动势相位移动，提高了换相的精度，该无传感器位置检测方式采用纯硬件结构实现，具有简单高效、可靠性强的优点。

Description

无刷直流电机的转子位置检测装置、方法及控制系统

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种无刷直流电机的转子位置检测装置、方法及采用该转子位置检测装置的控制系统。

背景技术

无刷直流电机可以通过电子控制换向获得类似直流电机的运行特性，具有可控性好、调速范围宽的特点，同时克服了直流电机由于电刷和换向器的火花和磨损问题，能适用于高情景，具有更高的可靠性和工作寿命，同时其采用永磁体构建气隙磁场，使之具有更高的效率。在许多电机领域的竞争中，无刷直流电机不断地取代了传统电机，获得越来越广泛的应用。

无刷直流电机系统的高效控制依赖于对电机换相点的精确把控，所以位置检测环节是无刷直流电机实现高性能控制的关键环节，通常采用霍尔位置传感器来实时检测电机转子的区间，判断电机的换相时机。无刷直流电机常常会应用在航空航天等具有高可靠性需求的场景中，此时对无刷直流电机的位置检测环节有更高的可靠性要求。

然而，位置传感器会受到高温、低温、高振动等恶劣环境的影响，且传感器的电气连线也易引入电磁干扰，所以位置传感器不可避免的具有可靠性缺陷。为了满足可靠性需求，传统方法是通过霍尔位置传感器的冗余备份来实现，但这会增加系统的体积重量，增加系统的复杂度，并提升了成本。而采用无传感器位置检测方法，它可以与霍尔位置传感器构成非相似余度，具有更优越的可靠性指标，同时可以几乎不增加系统体积、重量和成本，是高可靠性无刷直流电机系统位置检测环节的更优选择。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种无刷直流电机系统的无传感器位置检测方法，与霍尔位置传感器构成非相似余度，从而极大的提高了无刷直流电机系统的位置检测环节的可靠性。

根据本发明，无刷直流电机的控制需要检测电机的转子位置，实现电机转子位置的检测方法有两种：一种是利用物理传感器检测的方法；另一种是利用软件算法的检测方法，称为无传感器检测方法。无传感器检测方法和物理传感器检测方法构成非相似余度备份。

根据本发明的第一方面，提供一种无刷直流电机的转子位置检测装置，所述装置包括：分压单元，其被配置为对所述电机的端电压进行分压处理以获取所述端电压的分压值；低通滤波单元，其被配置为对所述端电压的分压值进行滤波处理；中点模拟单元，其被配置为模拟所述电机的中性点电压；相位补偿单元，其基于所述中性点电压和经滤波处理的所述端电压的分压值来生成第一电压，以补偿所述低通滤波单元引起的反电动势相位移动；所述相位补偿单元包括阻容滤波网络，所述中性点电压分别与经滤波处理的所述端电压的分压值经由所述阻容滤波网络进行耦合以生成所述第一电压；比较单元，其被配置为将所述第一电压分别与经滤波处理的所述端电压的分压值进行比较，来估算反电动势过零点信息，并基于所述反电动势过零点信息来确定与所述电机的换相时刻相对应的脉冲霍尔信号，以及译码控制单元，基于所述脉冲霍尔信号来控制所述电机进行换向处理，并获得所述电机的脉冲宽度调制控制信号。

在一种示例性的方案中，所述比较单元包括运算放大器电路，其将所述第一电压分别与经滤波处理的所述端电压的分压值进行比较，基于比较后获得的差值来模拟反电动势过零点，当估算到所述反电动势过零时，所述比较单元的输出发生跳变，获得与所述电机的换相时刻相对应的三路估算的所述脉冲霍尔信号。

在一种示例性的方案中，所述译码控制单元通过三路估算的所述脉冲霍尔信号来判断所述电机的转子运行所属区间，并控制所述电机进行换向处理，以获得所述电机的逆变器的开关管的脉冲宽度调制控制信号。

在一种示例性的方案中，经由所述阻容滤波网络耦合所生成的所述第一电压如下式：

其中，U_nc、U_na、U_nb为所述第一电压，R₀、R₁为构成所述低通滤波单元的电阻，U_d为直流母线电压，M为所述相位补偿单元的幅值衰减，K为所述低通滤波单元的幅值衰减，θ为A相端电压相位角，τ为所述低通滤波单元所产生的相位角滞后，γ为所述相位补偿单元的相移角。

在一种示例性的方案中，所述比较单元所估算出的所述脉冲霍尔信号如下式：

其中，A_m为所述比较单元输出限幅值，sgn()为符号函数，U_nc、U_na、U_nb为所述第一电压，U_a、U_b、U_c为经所述低通滤波单元滤波后的端电压的分压值。

根据本发明的第二方面，提供一种采用上述无刷直流电机转子位置检测装置检测转子位置的方法，所述方法包括：A.对所述电机的端电压进行分压处理以获取所述端电压的分压值；B.对所述端电压的分压值进行滤波处理；C.生成所述电机的中性点电压；D.基于所述中性点电压和经滤波处理的所述端电压的分压值来生成第一电压，以补偿所述低通滤波单元引起的反电动势相位移动；E.将所述第一电压分别与经滤波处理的所述端电压的分压值进行比较，来估算反电动势过零点信息，并基于所述反电动势过零点信息来确定与所述电机的换相时刻相对应的脉冲霍尔信号，以及F.基于所述脉冲霍尔信号来控制所述电机进行换向处理，并获得所述电机的脉冲宽度调制控制信号。

在一种示例性的方案中，步骤E包括：将所述第一电压分别与经滤波处理的所述端电压的分压值进行比较，基于比较后获得的差值来模拟反电动势过零点，当估算出反电动势过零时，获得与所述电机的换相时刻相对应的三路估算的所述脉冲霍尔信号。

在一种示例性的方案中，步骤F包括：通过三路估算的所述脉冲霍尔信号来判断所述电机的转子运行所属区间，并控制所述电机进行换向处理，以获得所述电机的逆变器的开关管的脉冲宽度调制控制信号。

根据本发明的第三方面，提供一种无刷直流电机起动时采用的三段式起动方法，所述无刷直流电机包括上述无刷直流电机的转子位置检测装置，当电机处于静止状态或转速较低时，电机的反电动势信号没有或者很小，无法根据反电动势信号检测转子位置，无刷直流电机采用三段式起动，包括如下步骤：

S101：先给预先设定的两相绕组通以短暂电流，使电机转子磁极稳定在该两相绕组的合成磁场轴线上，以此作为转子磁极的初始位置；

S102：然后按照定、转子间正确的空间位置关系，送出功率开关电路的控制信号，使对应的功率开关管导通，并逐渐增加控制信号频率，使无刷直流电机起动并加速；

S103：当电动机反电动势随着转速的升高达到一定值时，通过反电动势过零检测已经能够确定转子位置，即从开环启动切换到自同步运行状态。

根据本发明的第四方面，提供一种无刷直流电机的控制系统，其特征在于，包括如上第一方面及其各种可能的实现方式所述的无刷直流电机的转子位置检测装置。

基于上述配置，本发明采用无传感器位置检测方法与霍尔位置传感器构成非相似余度，提高了无刷直流电机位置检测环节的可靠性，并采用了硬件相位补偿技术，解决了估算的反电动势相位移动随转速变化的问题，确保了估算的脉冲霍尔信号对应换相时刻，提高了无刷直流电机系统无传感器位置检测的准确性。并且，该无刷直流电机系统无传感器控制技术采用硬件架构的实现方式，避免了处理器复杂的运算，具有简单高效的优点。本发明使物理传感器诸如霍尔传感器与无传感器位置检测方法互为冗余备份，提高了系统的可靠性，具有结构简单、精度高等优点。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1为根据一示例性实施例示出的无刷直流电机的转子位置检测装置的示意图。

图2为根据一示例性实施例示出的实现无传感器位置检测的硬件结构示意图；

图3为根据一示例性实施例示出的相位补偿电路的结构示意图；

图4为根据一示例性实施例示出的无刷直流电机系统的模型示意图；

图5为根据一示例性实施例示出的无刷直流电机的换相逻辑图。

图6为根据一示例性实施例示出的无刷直流电机的转子位置检测方法的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

在本申请的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。并且，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或多于两个。另外，为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，本申请实施例中所述的“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，或者用于区别对同一对象的不同处理，而不是用于描述对象的特定顺序。

无刷直流电机的无传感器控制方法包括反电动势检测法、三次谐波反电动势检测法、定子电感法、扩展卡尔曼滤波法等，其中反电动势检测法简单可靠、实现方便。但在实际应用中，由于低通滤波器的使用，反电动势会产生随转速变化的相位滞后，得到的反电动势过零点常常需要软件进行相位补偿，这会增加处理器计算量。

图1为根据一示例性实施例示出的无刷直流电机的转子位置检测装置的示意图。该无刷直流电机的转子位置检测装置包括：分压单元100，其被配置为对所述电机的端电压U_A、U_B、U_C进行分压处理以获取所述端电压的分压值；低通滤波单元200，其被配置为对所述端电压的分压值进行滤波处理；中点模拟单元300，其被配置为模拟所述电机的中性点电压U_n；相位补偿单元400，其基于所述中性点电压Un和经滤波处理的所述端电压的分压值U_a、U_b、U_c来生成第一电压U_na，U_nb，U_nc，以补偿所述低通滤波单元200引起的反电动势相位移动；比较单元500，其被配置为将所述第一电压U_na，U_nb，U_nc分别与经滤波处理的所述端电压的分压值U_a、U_b、U_c进行比较，来估算反电动势过零点信息，并基于所述反电动势过零点信息来确定与所述电机的换相时刻相对应的脉冲霍尔信号，以及译码控制单元600，基于所述脉冲霍尔信号来控制所述电机进行换向处理，并获得所述电机的脉冲宽度调制控制信号(PWM控制信号)。

图2为根据一示例性实施例示出的实现无传感器位置检测的硬件结构示意图。在一种可能的实现方式中，所述分压单元100包括分压电路101，所述低通滤波单元200包括低通滤波电路201，所述中点模拟单元300包括中点模拟电路301，所述相位补偿单元400包括相位补偿电路401，所述比较单元500包括比较电路501，所述译码控制单元600包括译码控制电路601。

分压电路101包括电阻R₀、R₁，用来对端电压U_A、U_B、U_C进行分压处理，端电压U_A、U_B、U_C经分压后得到U_a、U_b、U_c。

低通滤波电路201包括电阻R₁和电容C₁，可构成一阶RC网络，用来对端电压分压值U_a、U_b、U_c进行滤波处理，消除端电压中的高频斩波分量及其他高频干扰信号，提高过零检测的准确性。但由于低通滤波电路，估计的反电动势会有相位移动，且相位移动会随转速变化。

中点模拟电路301包括电阻网络R_na、R_nb、R_nc，用来模拟电机的中性点电压U_n。

相位补偿电路401包括阻容滤波网络，中性点电压U_n分别与经滤波处理的所述端电压的分压值U_a，U_b，U_c通过阻容滤波网络耦合产生第一电压U_na，U_nb，U_nc，该环节可以补偿由于低通滤波电路引起的反电动势相位移动。

比较电路501包括运算放大器电路，其将第一电压U_na、U_nb、U_nc分别与经滤波处理的所述端电压的分压值U_b、U_c、U_a进行比较，其差值模拟了反电动势过零点，当估算到发电动势过零时，比较电路的输出会由于正负交替而跳变，从而得到与所述电机的换相时刻相对应的三路估算的脉冲霍尔信号。

译码控制电路601通过三路估算的所述脉冲霍尔信号来判断所述电机的转子运行所属区间，并控制所述电机进行换向处理，以获得所述电机的逆变器的开关管的脉冲宽度调制控制信号。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，R₀、R₁和C₁构成了端电压的分压滤波回路，该回路的传递函数如式(1)所示，其相位移动和幅值衰减分别如式(2)和式(4)所示，注意到其相位移动会随转速而变化，需要对相位移动进行补偿。

所述分压电路和低通滤波器组成的滤波器模型如下：

R₀、R₁、C₁构成低通滤波器电路，其传递函数为：

滤波器相移角为：

式中，ω为端电压的角频率，对于极对数为p的无刷直流电机有：

式中，n为电机的运行速度，单位为r/min；

幅值衰减为：

经滤波后的端电压U_a、U_b、U_nc表达式为(忽略三次及以上谐波)：

其中U_d为直流母线电压，θ为A相端电压相位角。

在一种可能的实现方式中，所述相位补偿电路组成的滤波器有如下特性：电阻R₂和电容C₂构成一个高通滤波电路，其传递函数为：

因此相移角为

幅值衰减为

阻容滤波网络耦合产生U_nc、U_na、U_nb可以表示为(忽略三次及以上谐波)

从而，所述比较电路估算的脉冲霍尔信号为：

其中，Am为比较电路输出限幅值，sgn()为符号函数；

通过令U_nc＝U_a可以计算出估算的霍尔信号跳变时刻对应的反电动势过零点的滞后角度θ_delay为：

式中，τ是低通滤波器产生的相位角滞后，

是相位补偿网络产生的超前角度；其中：

通过合理设计电阻、电容参数，可以使得θ_delay≈30°，这样可以使得估计到的脉冲霍尔信号刚好对应换向时刻。

图3为根据一示例性实施例示出的相位补偿电路的结构示意图。该相位补偿电路由电阻R₂和电容C₂构成的高通滤波回路组成，其传递函数如式(6)所示，其相位移动和幅值衰减分别如式(7)和式(8)所示，经过相位补偿后的反电动势过零点的相位滞后θ表达式如式(11)所示，通过合理设计电阻、电容参数，可以使得θ_delay≈30°，从而使得估计的脉冲霍尔信号的过零点刚好能对应换相时刻。

下面具体介绍无刷直流电机的模型和换相逻辑。

图4为根据一示例性实施例示出的无刷直流电机系统的模型示意图。无刷直流电机的工作原理是根据转子的实际位置通过相应的逻辑运算来依次触发六个功率器件中的两个导通，在绕组中建立旋转的磁场，并使该磁场与转子永磁体磁场成一定角度，以产生电磁转矩，驱动电机旋转。根据无刷直流电机两两导通三相六状态120°工作原理，在一个电周期内，电机共有6种工作区间，每60°换相一次，换相顺序为：VT1VT6、VTlVT2、VT3VT2、VT3VT4、VT5VT4、VT5VT6(其中前面开关管为正向导通，后面开关管为负向导通)。

图5为根据一示例性实施例示出的无刷直流电机的换相逻辑图。其中Z₁～Z₆为断路相的反电动势过零点，S₁～S₆为换相时刻，e_a，e_b，e_c分别表示A、B、C相绕组的相反电动势；i_a，i_b，i_c分别表示A、B、C相绕组的相电流。由于无刷直流电机采用两两导通的三相六状态120°工作方式，每当检测到发电动势过零后，延时30°电角度则进行换相操作。如图5所示，通过某相反电动势过零信息就能判断换相逻辑，以A相为例，如果A相反电动势由负变正(相应的A相脉冲霍尔信号为正脉冲)，则接下来要进行从VT5VT6变至VT1VT6的换相；如果A相反电动势由正变负(相应的A相脉冲霍尔信号为负脉冲)，则接下来要进行从VT3VT2变至VT3VT4的换相。

本发明中通过上述端电压检测、滤波处理、比较器的硬件电路处理，可估算出三路的脉冲霍尔信号，该脉冲霍尔信号依据图5所示的换相逻辑，可最终生成各个开关管的PM控制信号。

本发明采用了硬件相位补偿的方式，通过相位补偿电路来补偿由于低通滤波电路产生的随转速变化的反电动势相位移动，提高了换相的精度；该无传感器位置检测采用纯硬件结构实现，具有简单高效、可靠性强的优点。

图6为根据一示例性实施例示出的无刷直流电机的转子位置检测方法的示意图。

本发明的实施例还提供一种采用上述无刷直流电机的转子位置检测装置检测无刷直流电机转子位置的方法，所述方法包括：

A.对所述电机的端电压进行分压处理以获取所述端电压的分压值；

B.对所述端电压的分压值进行滤波处理；

C.生成所述电机的中性点电压；

D.基于所述中性点电压和经滤波处理的所述端电压的分压值来生成第一电压，以补偿所述低通滤波单元引起的反电动势相位移动；

E.将所述第一电压分别与经滤波处理的所述端电压的分压值进行比较，来估算反电动势过零点信息，并基于所述反电动势过零点信息来确定与所述电机的换相时刻相对应的脉冲霍尔信号，以及

F.基于所述脉冲霍尔信号来控制所述电机进行换向处理，并获得所述电机的脉冲宽度调制控制信号。

在一种可能的实现方式中，步骤E包括：将所述第一电压分别与经滤波处理的所述端电压的分压值进行比较，基于比较后获得的差值来模拟反电动势过零点，当估算出反电动势过零时，获得与所述电机的换相时刻相对应的三路估算的所述脉冲霍尔信号。

在一种可能的实现方式中，步骤F包括：通过三路估算的所述脉冲霍尔信号来判断所述电机的转子运行所属区间，并控制所述电机进行换向处理，以获得所述电机的逆变器的开关管的脉冲宽度调制控制信号。

本发明的实施例还提供一种无刷直流电机起动时采用的三段式起动方法，所述无刷直流电机包括上述无刷直流电机的转子位置检测装置，当电机处于静止状态或转速较低时，电机的反电动势信号没有或者很小，无法根据反电动势信号检测转子位置，因此，采用三段式启动的方法，解决无刷直流电机低速运行时无传感器控制的问题。

在一种可能的实现方式中，无刷直流电机在采用三段式起动方法启动时，S101：先给预先设定的两相绕组通以短暂电流，使电机转子磁极稳定在该两相绕组的合成磁场轴线上，以此作为转子磁极的初始位置。

S102：然后按照定、转子间正确的空间位置关系，送出功率开关电路的控制信号，使对应的功率开关管导通，并逐渐增加控制信号频率，使无刷直流电机起动并加速；

S103：当电动机反电动势随着转速的升高达到一定值时，通过反电动势过零检测已经能够确定转子位置，即从开环启动切换到自同步运行状态。

本发明的实施例还提供一种无刷直流电机的控制系统，包括如上各种可能的实现方式所述的无刷直流电机的转子位置检测装置。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种无刷直流电机的转子位置检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：

分压单元，其被配置为对所述无刷直流电机的端电压进行分压处理以获取所述端电压的分压值；

低通滤波单元，其被配置为对所述端电压的分压值进行滤波处理；

中点模拟单元，其被配置为模拟所述无刷直流电机的中性点电压；

相位补偿单元，其基于所述中性点电压和经滤波处理的所述端电压的分压值来生成第一电压，以补偿所述低通滤波单元引起的反电动势相位移动；所述相位补偿单元包括阻容滤波网络，所述中性点电压分别与经滤波处理的所述端电压的分压值经由所述阻容滤波网络进行耦合以生成所述第一电压；

比较单元，其包括运算放大器电路，其将所述第一电压分别与经滤波处理的所述端电压的分压值进行比较，基于比较后获得的差值来模拟反电动势过零点，当估算到所述反电动势过零时，所述比较单元的输出发生跳变，获得与所述无刷直流电机的换相时刻相对应的三路估算的脉冲霍尔信号；

以及

译码控制单元，通过三路估算的所述脉冲霍尔信号来判断所述无刷直流电机的转子运行所属区间，并控制所述无刷直流电机进行换向处理，以获得所述无刷直流电机的逆变器的开关管的脉冲宽度调制控制信号；

其中，经由所述阻容滤波网络耦合所生成的所述第一电压如下式：

U_nc、U_na、U_nb为所述第一电压，R₀、R₁为构成所述低通滤波单元的电阻，U_d为直流母线电压，M为所述相位补偿单元的幅值衰减，K为所述低通滤波单元的幅值衰减，θ为A相端电压相位角，τ为所述低通滤波单元所产生的相位角滞后，γ为所述相位补偿单元的相移角；

其中，所述比较单元所估算出的所述脉冲霍尔信号如下式：

其中，A_m为所述比较单元输出限幅值，sgn()为符号函数，U_nc、U_na、U_nb为所述第一电压，U_a、U_b、U_c为经所述低通滤波单元滤波后的端电压的分压值。

2.一种采用权利要求1所述的无刷直流电机的转子位置检测装置检测转子位置的方法，其特征在于，所述方法包括：

A.对所述无刷直流电机的端电压进行分压处理以获取所述端电压的分压值；

B.对所述端电压的分压值进行滤波处理；

C.生成所述无刷直流电机的中性点电压；

D.基于所述中性点电压和经滤波处理的所述端电压的分压值来生成第一电压，以补偿所述低通滤波单元引起的反电动势相位移动；

E.将所述第一电压分别与经滤波处理的所述端电压的分压值进行比较，基于比较后获得的差值来模拟反电动势过零点，当估算出反电动势过零时，获得与所述无刷直流电机的换相时刻相对应的三路估算的所述脉冲霍尔信号；以及

F.通过三路估算的所述脉冲霍尔信号来判断所述无刷直流电机的转子运行所属区间，并控制所述无刷直流电机进行换向处理，以获得所述无刷直流电机的逆变器的开关管的脉冲宽度调制控制信号。

3.一种无刷直流电机起动时采用的三段式起动方法，所述无刷直流电机包括无传感器的转子位置检测装置，所述检测装置包括：

分压单元，其被配置为对所述无刷直流电机的端电压进行分压处理以获取所述端电压的分压值；

低通滤波单元，其被配置为对所述端电压的分压值进行滤波处理；

中点模拟单元，其被配置为模拟所述无刷直流电机的中性点电压；

相位补偿单元，其基于所述中性点电压和经滤波处理的所述端电压的分压值来生成第一电压，以补偿所述低通滤波单元引起的反电动势相位移动；所述相位补偿单元包括阻容滤波网络，所述中性点电压分别与经滤波处理的所述端电压的分压值经由所述阻容滤波网络进行耦合以生成所述第一电压；

比较单元，包括运算放大器电路，其将所述第一电压分别与经滤波处理的所述端电压的分压值进行比较，基于比较后获得的差值来模拟反电动势过零点，当估算到所述反电动势过零时，所述比较单元的输出发生跳变，获得与所述无刷直流电机的换相时刻相对应的三路估算的所述脉冲霍尔信号，其被配置为将所述第一电压分别与经滤波处理的所述端电压的分压值进行比较，来估算反电动势过零点信息，并基于所述反电动势过零点信息来确定与所述无刷直流电机的换相时刻相对应的脉冲霍尔信号，以及

译码控制单元，基于所述脉冲霍尔信号来控制所述无刷直流电机进行换向处理，并获得所述无刷直流电机的脉冲宽度调制控制信号；所述译码控制单元通过三路估算的所述脉冲霍尔信号来判断所述无刷直流电机的转子运行所属区间，并控制所述无刷直流电机进行换向处理，以获得所述无刷直流电机的逆变器的开关管的脉冲宽度调制控制信号；

其特征在于，

当无刷直流电机处于静止状态或转速较低时，无刷直流电机的反电动势信号没有或者很小，无法根据反电动势信号检测转子位置，无刷直流电机采用三段式起动，包括如下步骤：

S101：先给预先设定的两相绕组通以短暂电流，使电机转子磁极稳定在该两相绕组的合成磁场轴线上，以此作为转子磁极的初始位置；

S102：然后按照定、转子间正确的空间位置关系，送出功率开关电路的控制信号，使对应的功率开关管导通，并逐渐增加控制信号频率，使无刷直流电机起动并加速；

S103：当电动机反电动势随着转速的升高达到一定值时，通过反电动势过零检测已经能够确定转子位置，即从开环启动切换到自同步运行状态；

其中，所述比较单元所估算出的所述脉冲霍尔信号如下式：

其中，A_m为所述比较单元输出限幅值，sgn()为符号函数，U_nc、U_na、U_nb为所述第一电压，U_a、U_b、U_c为经所述低通滤波单元滤波后的端电压的分压值。

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