电力推进分系统作为舰船综合电力系统中的主要分系统,也是电能需求量最大的分系统,其重要性不言而喻。高可靠性、高效率、高转矩密度是对大容量推进电机系统的基本要求。多相永磁同步电机具有可靠性高、转矩密度大、动态响应速度快等优点,特别适合在空间受限的舰船上使用。不同于传统三相绕组结构,多相永磁同步推进电机通常采用多套多相绕组结构。一方面,当电机某相发生缺相故障时,可将包含故障相的整套对称绕组从系统中切出,牺牲部分带载能力,最大程度地保证故障电机平稳运行;另一方面,在舰船作业与巡航减速航行时,为避免功率变换器在轻载工况产生不必要的损耗,可根据负载需要主动切套运行,以提高推进系统效率。本文以三套三相绕组构成的九相永磁同步电机为研究对象,分析了九相绕组的合成磁动势,建立了电机正常运行及切套运行时的数学模型,实现了三套三相绕组的自由投切,搭建九相永磁同步电机调速系统实验平台完成相关实验验证。首先,应用绕组函数法分析了全对称多相定子绕组合成磁动势,进而推导出多套全对称绕组构成的半对称多套多相永磁同步电机合成磁动势。建立了九相永磁同步电机自然坐标系下的数学模型,通过Clark变换和旋转变换,得到同步旋转坐标系下的解耦数学模型。其次,使用3-dq建模方法将电机模型解耦至同步旋转坐标系,并将定子电流分解为励磁分量和转矩分量,进行矢量控制。为使电机拥有更好地控制性能,设计了PI调节器,并对其参数进行整定,增加了电机的抗干扰能力和动态响应速度。随后分析了旋转变压器的工作原理,对包含转子位置信息的旋转变压器输出信号进行解码仿真,得到电机转子位置与电机转速。然后,对切套后电机参数进行重新计算,建立了九相永磁同步电机切套运行数学模型,并以相电流不超过额定电流为约束条件,计算了电机不同套数绕组运行时的最大输出转矩。根据不同的应用场合,研究了电机被动切套控制方法与主动切套控制方法。针对九相永磁同步电机推进系统主动切套运行,综合考虑了切套前后逆变器和电机本体损耗的变化,提出一种全转矩范围内损耗最小投切方案,以提高推进电机系统的运行效率。最后,搭建九相永磁同步电机调速系统实验平台,使用DSP+FPGA作为控制器,设计了与实验相适配的上位机程序。验证了九相永磁同步电机正常运行、切套运行控制方法,以及全转矩范围内损耗最小投切方案的正确性。