永磁无刷直流电机具有结构简单、控制简洁等特点,在工业控制领域受到广大使用者的青睐。在永磁无刷直流电机的控制系统中,为了完成电流的准确换相,机械传感器常被安装在电机的转轴上,用于检测转子位置角和速度信息。机械传感器的安装增加了控制系统的成本、也降低了系统的可靠性。因此,针对永磁无刷直流电机无位置传感器技术的研究逐渐热门。目前,永磁无刷直流电机的中高转速无位置传感器技术研究相对成熟,低速与零速无位置传感器技术的研究却少见文献公开。本论文针对两相导通模式下,无刷直流电机低速及零速无位置传感器型直接转矩控制难的问题,提出了基于高频电流注入的无位置传感器型直接转矩控制新方法,并针对该方法进行深入研究。本文首先根据常用三相永磁同步电动机的规格型号,通过改变定子绕组绕法和转子电磁结构,设计出一台功率1.5Kw的凸极式永磁无刷直流电机。利用Ansoft/Maxwell有限元分析软件,对该电机的各项性能进行仿真测试。最终,通过与样机的实测结果进行比对,进一步验证所设计电机的正确性。在无刷直流电机直接转矩控制稳定的前提下,为了向导通相绕组中注入高频电流,本文采用了转矩与高频电流双滞环的控制结构。在不增加额外的硬件功能模块情况下,该方案保证了转矩和高频电流的同时可控。从无刷直流电机的高频数学模型可知,高频电流经过电机绕组切割磁感线可感应出对应频率的电压分量。由于凸极式永磁无刷直流电机具有凸极效应,所感应出的高频电压幅值中含有转子位置角信息。本文基于感应高频电压、带通滤波器、乘法器、低通滤波器、加法器以及锁相环结构构建出转子位置角观测器。由于无刷直流电机具有换相导通的特点,换相时低通滤波器的使用会引起换相后一段时间内位置角观测的不准确。针对该问题,本文利用换相位置角预测和锁相环结构获得平滑的转子位置角。利用观测的位置角查表可得到观测的转子磁链和反电动势,利用定子磁链的电流模型可得到定子磁链的观测值,通过观测反电动势、观测定子磁链以及传感器检测的各相电流可得到电机电磁转矩的观测值。最后,利用观测变量构建无刷直流电机的低速无位置传感器型直接转矩控制系统。通过MATLAB/Simulink的仿真和基于DSP硬件平台的实验,本文所提控制系统的动、静态性能得到科学的验证。