目前常用的高速大功率空压机主要采用低速大扭矩感应电机拖动增速齿轮箱驱动压缩机涡扇旋转的系统结构。而采用高速电机直接驱动空压机涡扇工作可省去复杂的机械增速齿轮箱的拓扑结构,既能提高系统的工作效率和运行可靠性,又可减少系统的体积重量和维护成本。但是电机转速提高的同时也使电磁工作频率升高,引起电机定转子铁损增加,导致电机满载运行时发热严重,给电机的散热设计实施带来了许多挑战。相比于传统的三相感应电机,多相永磁同步电机具有较低的转子损耗与较高的功率密度,随着这些年新型功率开关器件和数字控制芯片性能的飞速发展,也给多相电机驱动器的硬件平台提供了可行的技术方案。因此本文针对高速大功率空压机的应用领域采用一种高速永磁直驱空压机系统,省去了体积庞大的低速大扭矩电机与增速齿轮箱,采用一台三-三相高速永磁同步电机直接驱动空压机涡扇运行。本文首先介绍了三-三相永磁同步电机的本体结构,对比了三-三相永磁同步电机与传统的三相永磁电机定子绕组空间分布与连接方式,据此分析归纳了任意相数的广义多相电机的空间各次谐波磁势分布规律。而后针对本文所研究的三-三相永磁同步电机定转子磁场分布、绕组结构与连接方式建立了三-三相永磁同步电机的等效电路并推导了其数学模型。为解决三-三相永磁同步电机定子绕组数量较多,各相绕组间互感耦合关系复杂的问题,本文提出了基于三-三相全桥逆变器组的相电流交叉补偿矢量控制策略和基于移相变压器组的三-三相永磁同步电机驱动拓扑。本文以一台应用于航空环控系统空压机的50000rpm/10kW三-三相高速永磁同步电机作为研究对象,利用MATLAB的Simulink工具分别建立了上述两种控制方案的仿真模型并验证了它们的有效性。最后本文搭建了三-三相永磁同步电机驱动系统的联合仿真模型,将电机电磁有限元仿真中的各相电流作为电机控制算法的反馈输入,通过各相交叉补偿的电流调节器得到三相全桥逆变器的驱动信号来实时控制三-三相永磁电机的端电压,实现了MATLAB/Simulink的电机驱动控制算法,Ansys/Simplorer的功率驱动电路与Ansys/Maxwell电机有限元电磁仿真模型同步闭环迭代。通过联合仿真结果再一次验证了本文所提控制算法的有效性和可靠性,并给出了电机转子损耗的对比分析。电机驱动系统联合仿真结果表明采用三-三相永磁同步电机可减小电机转子涡流损耗,适合于高速大功率应用场合。