五相永磁同步电机(PMSM)的相数较多,可以容错运行以提高电机的可靠性,并且具有运行平稳、控制方式灵活等特点,因而它在航空航天、舰船推进等可靠性要求较高的领域有着较为广泛的应用。本文以五相PMSM为研究对象,对其极槽配合选取,电磁结构设计,最近二矢量(NTV)和注入三次谐波电流策略的应用,五相PMSM缺相后数学模型的建立,缺相容错控制策略的实施做了详细的研究。首先,对各相间无电磁耦合的五相PMSM进行电磁设计,分析了该五相PMSM的磁动势,推导并总结出合成磁动势中存在的谐波极对数规律,并选定了电机极槽配合。提出了添加小齿以消除各相间电磁耦合的五相PMSM定子铁心结构方案,并进行了电磁仿真优化和设计。其次,建立起五相PMSM在旋转坐标系下相应的数学模型,详细讨论了应用在五相PMSM系统中的NTV控制方法和注入三次谐波电流的控制方法。定量分析了注入三次谐波电流后电机电磁转矩的提升程度。最后,提出了五相PMSM一相缺相容错控制策略,推导出了各相间无电磁耦合五相PMSM在一相开路故障下的数学模型,分别采用绕组铜损最小和电流幅值相等两个控制目标对剩余四相健康相电流进行控制。得到了逆变系统在一相开路故障下的电压矢量在α-β-y平面下的分布,在该平面下重新划分了五相逆变系统缺相后的扇区,制定了考虑谐波y轴电压分量的最优矢量选取规则以及参考电压矢量合成规则。首次将空间矢量脉宽调制(SVPWM)应用到五相PMSM的容错控制中来。并且在直交轴参考电压的生成过程中施加前馈补偿以减小系统的非线性干扰。仿真结果证明所提出理论是有效的。