永磁磁通切换(flux switching permanent magnet,FSPM)电机作为一种新型永磁同步电机,其永磁体置于定子上,具有转子结构简单、效率高、散热性好等优点;且由于永磁磁场与电枢磁场之间存在并联关系,使得该电机永磁体具有较小的退磁风险,这一系列优点决定了其在航空航天、风力发电以及工业驱动场合具有较大的应用潜力。根据以上优点,本工程硕士论文研究了一种12/10永磁磁通切换电机拓扑,理论解释了“磁通切换”的工作原理,并通过“一致性”与“互补性”的特点解释该电机的磁链与反电动势正弦度高的根本原因。在此基础上,介绍了一种常见的有限元分析软件Ansoft/Maxwell,详细分析了利用该有限元仿真软件Ansoft/Maxwell对12/10极永磁磁通切换电机建模的全过程。通过仿真求解,对该电机拓扑电磁性能进行详细分析,包括其空载永磁磁场、三相永磁磁链、单相绕组的反电势、三相电感与三相互感以及电磁转矩等。仿真结果表明,该12/10极结构的永磁磁通切换电机磁链具有较高的正弦度,易于控制,并且转矩输出能力强,同时其具有较大的电感,适用于宽转速驱动场合;但由于其特殊的定转子结构,使得该永磁磁通切换电机与普通转子永磁型同步电机相比,具有较高的定位力矩以及电磁转矩脉动。同时,本文推导了该永磁磁通切换电机的磁链方程、反电势方程、电感方程以及转矩方程等,为不同控制算法用于该电驱动系统提供理论基础。基于以上电磁特性与数学建模的研究分析,永磁磁通切换电机适用于BLAC场合,传统的矢量控制算法和直接转矩控制算法均可用于FSPM调速系统中。本文介绍了直接转矩控制算法,理论推导了控制算法的数学模型,并建立系统的Matlab/Simulink仿真模型。仿真结果表明,基于12/10极结构的永磁磁通切换电机直接转矩控制系统具有较小的瞬态调节时间和较高的动态响应性能。本文作者工作于一家自来水厂,为了更好的工艺控制,配备了直接转矩控制(DTC)的交流传动,其快速转矩响应和精确转矩控制可以转化为更统一的产品质量和更高的过程输出。在此基础上,本文着重研究了永磁磁通切换电机在单相开路故障下的直接转矩控制,分析了单相开路故障时空间电压矢量的缺失对电机输出转矩的影响。为了抑制由于电机在不对称运行状态下引起的转矩脉动,本文推导了不同单相开路故障下空间电压矢量的重构,通过对故障相缺失的磁链进行补偿以及对开关矢量表进行优化,从而使得定子磁链幅值保持不变,有效地降低了转矩脉动,提高了电机在单相开路故障下的稳态性能。最后,为了验证理论的正确性,搭建了12/10极FSPM电机的直接转矩控制实验平台。在此基础上,对电机正常运行及单相开路故障进行直接转矩控制。实现结果表明,通过容错控制策略可以实现电机单相开路故障下的稳定运行,验证了算法的有效性和可行性。