作为风力发电、舰船动力、电气化交通、航天航空、国防军工等系统的关键与核心,电机系统的停转或功能丧失会严重威胁重大装备整体运行性能,甚至带来致命性的影响,导致灾难性事故。开展高可靠度、强容错性能的电机系统研究工作,避免因故障造成的停转或功能丧失,具有重要的理论和现实意义,对于国民经济建设和国防安全具有战略性影响。三相永磁同步电机因其高功率和高性能而广泛应用于电动汽车、航天航空、机器人等生活生产各个领域。三相永磁同步电机由于其电机本身不具备容错能力,所以从逆变器和控制方法两个方面去提高电机系统的可靠性和容错性具有重大的意义。目前,国内外对三相永磁同步电机系统的容错控制主要是从逆变器着手,所以进一步研究三相永磁同步电机的容错控制算法可提高系统的可靠性和容错性。直接转矩控制具有“天然的”容错性,并且已成功应用于多相永磁同步电机。传统永磁同步电机直接转矩控制存在的磁链、转矩脉动大、开关频率不固定等问题,而结合无差拍控制形成的无差拍直接转矩控制,不仅动态响应快,而且定子磁链和转矩的脉动小,具有良好的动静态性能。因此,为了提高三相永磁同步电机的容错运行性能,本文结合其故障数学模型和无差拍直接转矩,提出了三相永磁同步电机的无差拍直接转矩容错控制,使电机在故障前后都能获得满意的动静态运行性能。本文在着重分类讨论了多相永磁容错电机和三相永磁同步电机的容错控制技术的研究状况的基础上,提出了进一步改善三相永磁同步电机的容错控制工作。针对电机单相发生故障的运行问题,采用三相四桥臂的逆变器拓扑结构且对电机进行简单的硬件结构重组,结合无差拍直接转矩控制,只需投入解耦电阻和切换变换矩阵,便可采用与故障前相同的控制结构、定子磁链观测器和电流观测器,独立地调节电磁转矩和定子磁链,维持电机运行且达到满足的运行性能,从而提高系统的安全可靠性和容错性。仿真结果表明,所提出的基于三相四桥臂的三相永磁同步电机无差拍直接转矩容错策略能够使电机在单相故障后维持运行且获得满意的运行性能;解耦电阻的投入可以抑制电机转矩和转速的纹波。