往复式空压机因其适用范围广等优点,在国民经济发展中占有重要的地位。我国目前往复式空压机绝大部分采用异步感应电机驱动,效率比较低。普通永磁电机的控制系统一般为PI控制,带有速度反馈或转矩反馈装置,价格相对与造价低廉的压缩机也不便宜,而且由于压缩机气缸内的压力随着电机旋转而周期性的变化,即电机的负载转矩会周期性的波动,此时,PI参数整定的方法中的稳定性与响应速度的矛盾就凸现出来。对于要求比较高的变频控制压缩机,采用永磁同步电机驱动,控制系统复杂,成本比较高。为解决这一问题,本文在深入研究压缩机阻力特性和永磁电机控制方法的基础上,欲研发一种针对压缩机的低成本控制系统。从压缩机结构设计的角度出发,讨论了单级压缩、对置式压缩机两级压缩等比压缩和两级不等比压缩三种情况下的阻力矩特性。为便于控制系统的研发提出了压缩机阻力特性的优化方案。在深入研究直流无刷电机工作原理和永磁同步电机的直接转矩控制理论的基础上,借鉴直接转矩控制的思想,结合压缩机的阻力矩特点,提出了带反电势反馈的变占空比控制方案。运用MATLAB中的simulink工具箱对直流无刷电机驱动压缩机的控制系统建立了仿真模型,并对这一控制方案的可行性进行了仿真研究。对换相不准时引起的转矩波动进行了详细的分析,并推导了此时的反电动势电流方程和转矩波动方程。搭建了整流滤波电路、驱动电路和控制电路。对原有程序进行优化,并编写了换相起动和反电势检测程序,为变占空比控制方案的实验论证提供了平台。通过实验设计了合适的压频曲线,使电机空载起动正常。试验验证了电容、占空比和频率对反电势检测的影响,以及变占空比控制方案的提出的必要性和可行性,为压缩机用控制系统的研发提出了新的思路。