本课题的目标是在满足“高功率、大扭矩”的前提下,设计一种用于风力发电机变桨系统的电机伺服系统。由于该电机伺服系统工作环境振动剧烈,有时还面临高盐、高湿的威胁,易于发生故障,且其故障会造成巨大的经济损失,因此要求该电机伺服系统具有高可靠性。通常可以从两个方面提升电机伺服系统的可靠性,一方面是提高电机本身的可靠性,另一方面是采用容错控制技术。综合各种容错电机和容错控制技术的特点,本文开发了一种多余度永磁同步电机及其容错控制系统。首先研究了该多余度永磁同步电机伺服系统的基本原理,建立了多余度电机本体和容错控制系统的数学模型,并基于Matlab/Simulink对该多余度伺服系统的基本性能和容错性能仿真分析;为了使该多余度电机伺服系统能够及时切断故障余度,需要其具有故障诊断的能力,本文基于JMAG-Designer对多发的、不易诊断且易造成严重故障的定子绕组匝间短路进行研究,分析电机故障后下电气参数的变化;由于故障后系统特性参数变化,原有的PID控制器参数并不适用于新系统,本文采用粒子群优化算法对PID控制器进行参数优化,仿真效果良好;然后对该多余度电机伺服系统进行可靠性分析,建立故障树模型,并分别建立传统电机伺服系统和多余度电机伺服系统的可靠性模型,同时建立各个薄弱环节的可靠度数学模型,计算两种系统的可靠度和MTBF;最后根据给定的技术参数,对该多余度永磁同步电机进行结构设计,同时规划了整个电机伺服系统的控制策略,设计了相应的硬件电路,并绘制出了硬件电路PCB板图。为了对论文中提出的理论进行验证,搭建了多余度电机伺服系统实验平台,进行了多余度电机实验和控制系统实验,实验结果证明:该电机基本的性能参数满足要求,各余度的电气参数一致性较好,控制系统电流环和速度环的响应特性良好且能够实现多余度驱动,整个电机伺服系统具有良好的容错性能,满足设计要求。