无刷直流电机是一种现代电力电子技术与控制理论、电机技术相结合的新型机电一体化产物,其采用电子换相来取代有刷直流电机的机械换相,使得无刷直流电机拥有了类似直流电机的线性转矩-电流特性,并且提高了电机系统的可靠性,延长了使用寿命,可广泛用于高速、高精度场合,有较好的发展前景。无刷直流电机通常采用两相导通模式,但由于其反电势波形为非理想梯形波,使得通入方波电流时必然会引起转矩脉动,并且由于绕组电感的影响,换相不能瞬间完成,从而导致开通相与关断相电流变化率不等,引起换相转矩脉动。无刷直流电机本质是一种特殊的永磁同步电机,不同之处在于其理想反电势波形为梯形波,而永磁同步电机理想反电势波形为正弦波,因此,借用同步电机矢量控制的思路,同时兼顾无刷直流电机相反电势非正弦性的特点,提出了一种新的相反电势矢量合成的方法,通过较为简单的矢量合成和方程推导得到了转矩与交轴电流分量的对应关系,最终完成了无刷直流电机转矩脉动抑制的研究。本文在简单介绍了无刷直流电机工作原理、导通方式及数学模型后,介绍了矢量控制的发展以及矢量控制在永磁同步电机以及无刷直流电机中的应用。在这些研究的基础上,本文提出了一种新的相反电势矢量合成方法,通过简单的矢量合成和方程推导得出转矩只与q轴电流有关,并得到了转矩与q轴电流的对应关系,然后通过计算找到了q轴电流与三相电流的对应关系,避免了传统矢量控制中繁琐的坐标变换过程,最终采用无刷直流电机转速-电流双闭环控制策略完成了对无刷直流电机转矩脉动最小化的研究。其中d轴电流以电机铜耗最小为原则来确定,最终得到了当d轴电流为0时铜耗最小的结论。随后本文采用仿真和实验的方式对所提理论做出验证。首先使用MATLAB中的m文件对系统进行了仿真,按照负载情况的不同,从电流闭环和转速-电流双闭环等方面验证了该控制方案理论上的有效性和可行性。其次,通过搭建的以DSP28335为控制核心的无刷直流电机实验平台,完成了基于相反电势定向的无刷直流电机转矩脉动抑制系统的验证,结果与仿真结果相符,证实了理论的正确性。