电力推进模块是舰船综合电力系统中的主要组成部分,是舰船执行一切海上任务的动力保证,对其高可靠性的要求不言而喻。多相感应电机因具有结构简单、维护方便、可靠性高、转矩脉动低、易于采用低压功率器件实现大功率等优点,现已成为第一代大容量推进电机的典范。当多相感应电机绕组或其控制系统的电力电子器件突发断路故障时,如何分析故障电机的运行性能和利用电机额外的自由度实现容错运行,已成为各国学者竞相研究的热点。本文以H桥电压型逆变器供电的十五相新型感应推进电机为研究对象,分析了电机发生不同缺相故障时的气隙磁场,深入研究了在对称缺相及不对称缺相故障下的稳态运行性能,建立了电机任意缺相运行时的动态数学模型,并针对电机不对称缺相故障研究了容错电流算法及控制策略,搭建了十五相感应电机调速系统试验平台完成了相关试验验证。首先,从产生磁势的物理本质出发,应用合成电流法,分析了十五相感应电机不同缺相运行时的合成磁势。通过求解各次谐波合成正、反序电流,直接求得对应的正、反转谐波磁势,从根本上避免了以三角变换为基础的传统磁势分析法中多相磁势合成时的繁杂计算。分析结果表明,十五相感应电机发生对称缺相故障时,虽谐波次数有所增加,但各次谐波磁场仍为圆形旋转磁场;而发生不对称缺相故障时,非正弦电流产生的所有次数的空间磁场均畸变为椭圆形旋转磁场。根据缺相后磁场变化的不同特点,将缺相故障分为对称缺相和不对称缺相两类。针对多相感应电机对称缺相故障,计算了缺相后的定、转子参数,特别引入相绕组与各槽线圈边间的关联矩阵以及相绕组与各槽线圈间的关联矩阵,分别计算了电机在对称缺相运行时的定子槽漏抗、谐波漏抗和端部漏抗,建立了多相感应电机对称缺相运行时的等值电路,对缺相后的电机输出转矩调节方法进行了深入研究。研究结果表明,在忽略饱和且定子电流有效值不超过额定值的前提下,通过调整机端电压和频率可提高输出转矩。应用此转矩调节方法,进一步计算得到了十五相感应电机十相、五相对称缺相运行时与负载相适应的最大输出转矩。针对多相感应电机不对称缺相故障,在合成电流法的基础上,得到了非正弦电流产生的基波及谐波正、反转磁势在各相绕组中感应的正、反序电势,结合电路网络理论,引入支路电流与回路电流的关联矩阵,列写了计及不同绕组拓扑结构的回路电压方程,通过更改所缺相的电阻值来体现缺相故障,使方程形式统一。对十五相感应电机不同缺相故障进行试验,实测基波及三次谐波不对称电流与计算值吻合较好,验证了分析方法的有效性。研究了多相感应电机任意缺相运行时的动态数学模型,对现有两种建模方法进行对比,并在五相感应电机数学模型的基础上扩展得到了十五相感应电机的数学模型。在此基础上,针对五相感应电机不对称缺相运行,计算了输出转矩最大时的容错电流,对故障后基波平面和谐波平面的耦合现象进行分析,指出基波与3次谐波容错电流产生的电磁转矩之和小于仅基波供电时基波容错电流产生的电磁转矩,并提出了缺相后控制结构变化最小的容错控制策略。将其扩展至十五相感应电机不对称缺相故障的容错电流计算及控制策略重构,最终实现了十五相感应推进电机不对称缺相故障下的稳定运行。