无刷直流电机在继承了直流电机控制方法简单、效率高、调速性能优、功率密度大等特点的同时,又解决了其机械换相所带来的火花、噪音等问题,众多优点使其在家用电器、电动工具、新能源汽车等多个领域均得到了广泛应用。然而,无刷直流电机定子绕组形成的非连续圆形磁场,使其在运行过程中易产生较大的转矩脉动,该缺点在一些稳定性要求较高的工作环境中难以被忽略,同时位置传感器的使用也在一定程度上限制了其使用场合。因此,开展转矩脉动抑制方面的研究,以及无位置传感器的转子初始定位方法研究对无刷直流电机的发展具有重要意义。本文围绕上述问题开展了如下工作:首先,本文对无刷直流电机的本体结构和运行原理做了详细介绍,并在此基础上建立了电机位于三相定子坐标系下的数学模型。同时,针对文中频繁使用的坐标系、坐标变换进行了分析介绍。其次,本文对传统直接转矩控制算法的原理进行了介绍,并详细分析了两相导通模式下电压空间矢量的合成方法以及开关表的建立过程,同时针对传统直接转矩控制算法所划分的扇区过大以及电压空间矢量选取不合理等问题,提出了基于二三相混合导通控制策略的直接转矩控制算法。改进的直接转矩控制算法不仅对扇区进行了细分,同时改变了传统的划分方式,使电压空间矢量的选取更加合理。为对比两种控制算法下无刷直流电机运行性能的优劣,本文在MATLAB/Simulink中搭建了基于两种控制算法的电机控制系统,并进行了仿真实验。仿真结果表明:两种控制算法均能使电机表现出良好的速度跟踪和动态响应效果,但改进的直接转矩控制算法对转矩脉动的抑制能力明显优于传统直接转矩控制算法,尤其在高速段。再次,针对直接转矩控制算法控制下无刷直流电机在换相时存在较大转矩脉动这一问题,本文提出了一种基于空间矢量调制技术的直接转矩和磁链控制算法,该算法使用空间矢量调制模块取代了传统直接转矩控制算法中的开关表模块,并通过电磁转矩和定子磁链的解耦实现了二者的单独控制。同时,为避免使用积分器所带来的累计误差、积分漂移等问题,定子磁链和电磁转矩的计算均在转子同步旋转正交坐标系下完成。本文在MATLAB/Simulink中搭建了基于该控制算法的无刷直流电机控制系统,并进行了仿真实验。仿真结果表明:该控制算法能够使无刷直流电机保留直接转矩控制算法控制下的高动态响应速度,同时有效抑制了换相时的转矩脉动。然后,针对无刷直流电机在无转子初始位置反馈情况下,容易导致电机启动反转或启动失败的问题,本文提出了一种基于磁饱和效应的转子初始定位方法。所提方法的原理和实现步骤均在文中得到了详细介绍。此外,通过在MATLAB/Simulink中模拟实验样机在不同位置下的磁场饱和情况,对本文所提方法进行了仿真验证。仿真结果表明:本文所提转子初始定位方法能够将转子位置准确定位在30°扇区范围内。最后,本文搭建了一套用于检测转子初始位置的无刷直流电机控制系统,并对该系统的硬件电路设计和系统软件设计两部分做了详细介绍。硬件电路部分主要有以TMS320F28335数字信号处理器为核心设计的主控电路、以PS21765智能功率模块为核心设计的功率驱动电路、以HCPL-4504为核心设计的隔离电路、以霍尔电流传感器为核心设计的电流检测电路以及基于电阻分压策略设计的电压检测电路。软件部分主要有基于TMS320F28335设计的主控制器程序和基于Lab VIEW设计的状态观测窗口程序。