无刷直流电机具有体积小、响应速度快、功率密度大等优点,在现代社会应用广泛。无刷直流电机存在的转矩脉动问题,会降低系统的使用寿命和稳定性。本文从改善电机直流母线电压和提高电机转速精度入手,研究减小转矩脉动的方法,对电机控制性能的提高具有重要的意义。首先,对电机的工作原理进行分析,推导了电机运行系统的数学模型。通过分析转矩脉动的产生机理,提出了基于Buck-Boost拓扑改善电机直流母线电压以及基于卡尔曼滤波的无位置传感器转速观测法。其次,在对Buck-Boost变换器原理分析的基础上,重点对Buck-Boost变换器控制策略进行研究,提出了基于模糊PI的多环控制策略,通过建立基于模糊PI多环控制的电机系统模型进行仿真,验证了该方法对于改善电机直流母线电压、减小转矩脉动的有效性。再次,为了实现无位置传感器下的转速精确估算,采用卡尔曼滤波算法,推导出基于扩展卡尔曼(EKF)的无刷直流电机状态方程。针对EKF算法存在精度不足的问题,利用无迹卡尔曼滤波(UKF)提高无位置传感器方式下的转速估算精度。并提出利用UKF算法对电机参数的不敏感的特点来改善电机在运行时由于各种原因可能会发生参数扰动,影响电机转速精确估计的问题,针对电阻扰动、电感扰动、两者同时扰动的三种情况进行对比分析,仿真结果验证了UKF算法对于参数扰动的鲁棒性,大大提高了转速估计的可靠性。最后,基于Buck-Boost变换器和UKF算法的原理,采用TMS320F2812 DSP芯片,设计了相关硬件电路和系统软件,搭建了实验平台,实验结果验证了所设计系统的有效性。