永磁同步电机(Permanent Magnetic Synchronous Motor,简称PMSM)由于其具有众多优点,被广泛应用于电动汽车、伺服系统、精密设备等领域。驱动系统通常工作在各种复杂工况下,逆变器和重要传感器随时面临故障危险。一旦故障发生,会迫使系统进入非正常状态,从而导致系统的输出性能降级甚至停机,不仅危及生活、生产甚至会酿成灾难性事故。本文关于PMSM驱动系统故障容错控制的研究,主要为寻求一种低成本且故障覆盖率高的逆变器容错方式。同时为应对速度传感器故障,采用了滑模观测器为系统提供精准的速度和角度反馈。为了进一步保持宽速度域内的低抖震性,采用改进型参数自适应二阶滑模观测器。基于上述,为了验证系统在故障后,采用容错控制方案仍可使系统保持稳定运行并有较好的输出性能,本文做了大量的仿真和实验工作。首先,给出了容错系统的评价标准。基于对容错系统成本、故障覆盖率、可靠性等方面的综合考虑,针对传统容错型逆变器对故障容错性能差的问题,论文中重构了一种新的拓扑电路。该拓扑可以全面覆盖逆变器单管、双管故障,且能应对部分三次故障,从而提高了容错型逆变器的可靠性。初次故障发生后可采用正常三相六开关方式运行,针对次级故障提出六开关四矢量非连续SVPWM控制策略,导出了调制波公式,此时,系统运行于降级模式下。同时论文中对电容中性点偏移电压的直流分量暂态响应进行了研究,将电容中性点电压直流分量补偿到定子两相坐标下的电压矢量,同时论文中进行了永磁同步电机容错控制系统仿真及实验验证。其次,高性能的现代交流调速系统对控制精度要求较高,一般离不开测量反馈装置。然而永磁同步电机速度传感器一般随本体在端部轴上安装,无法避免高温、震动的影响。一旦速度传感器发生故障或者信号丢失,系统的控制精度发生降级。此时,采用观测器的转子位置估计值代替故障的硬件速度传感器,不仅成本低而且满足基本性能要求。针对传统一阶滑模观测器存在较大抖震的问题,论文中提出一种基于参数自适应的二阶滑模观测器。根据Super-Twisting算法的理论分析,并考虑到基于这种算法的滑模观测器参数固定导致永磁同步电机调速范围窄的问题,设计了一种可在线调节滑模参数的高阶滑模观测器,并使用饱和函数代替了算法中所用的开关函数。实验及仿真结果得出的所提参数自适应二阶滑模观测器能更有效地抑制滑模抖震。鉴于优良的动态性能和低成本,完全可以作为速度传感器故障的软件容错方式。同样逆变器故障下的仿真结果显示出转矩响应快、转矩谐波畸变率低、开关管故障覆盖能力强等特点。中性点偏移电压经过补偿后,大大加快了直流分量的衰减过程。综上本文所提方法有很好的容错性能,系统能安全可靠运行。最后给出了PMSM容错控制系统的设计。详细介绍了容错逆变器主电路和辅助电路等设计。