相较于传统的有刷电机,永磁无刷直流电机具有寿命长、调速范围宽、功率密度大、效率高等优势,在电动工具领域得到了广泛应用。位置传感器为无刷直流电机的换相控制提供实时的转子位置信息,但其增加了系统的成本,对安装精度要求较高且对温度敏感,并不适用于对可靠性要求较高的应用场合。因此本文对无刷直流电机无传感器驱动控制技术进行了深入研究。首先,对基于线反电势估算的无传感器换相控制方案进行研究。建立了自然坐标系下无刷直流电机的数学模型,对无刷直流电机的三相六状态控制原理和调速原理进行了分析和总结。研究了基于线反电势过零检测的换相控制原理,合理地简化了线反电势的计算公式,给出了电机正转和反转时的换相控制方案,并进行仿真验证。其次,对基于短时脉冲检测的无传感器起动方法进行研究。分析了通入短时检测脉冲后,定子绕组等效电感与转子初始位置区间的关系,研究了转子初始位置定位和位置闭环加速起动的原理,给出了相应的控制方法。考虑了转子位于临界区间的检测精度有限的问题,对检测电流设置了优先级。在MATLAB/SIMULINK中搭建三相无刷直流电机控制系统模型,仿真对比了该起动方法与传统三段式起动法的起动性能。然后,对基于线反电势估算的无传感器控制方案存在的换相位置检测误差进行了分析。讨论了低通滤波器移相导致的换相误差,针对电机不同转速,提出了“60°-α”和“120°-α”的补偿策略,并对其进行仿真验证。分析了逆变器开关管PWM控制所产生的线反电势估算误差,并推导了该误差的表达式。仿真对比不同脉宽调制方式控制下,换相位置检测误差随转速的变化情况。最后,对本文提出的换相控制策略和补偿策略进行实验验证。研究了控制系统的硬件结构;设计了基于短时脉冲检测的起动控制和基于线反电势估算的换相控制的软件流程,并编写程序。搭建实验平台,分析实验结果,验证了所述方法的正确性和可行性。