异步电机由于其结构简单、价格低廉、运行可靠等优越性得到广泛应用,异步电机矢量控制系统使其调速性能可与直流电机调速系统相媲美扩展了其应用场合。然而,由于工作环境的影响或者技术人员的操作不当,电机控制系统在运行过程中可能发生故障,其中转速环作为异步电机矢量控制系统中重要的控制环之一,其反馈的信息来自于速度传感器的实测值,当速度传感器故障时会导致速度信息测量不准确或者丢失,轻则影响系统运行的稳定性,重则导致控制系统停止运行。因此,本文针对异步电机速度传感器故障,提出了一种在全速度范围内具有较高可靠性的速度估计和容错控制方法。首先分析了三相静止坐标系下异步电机数学模型以及坐标变换原理和矢量控制原理。其次给出全阶磁链观测器、扩展卡尔曼滤波器、高频注入法这三种速度估计器的转速估计原理,并且在低速、中速、高速下对这三种速度估计器进行了仿真分析,结果表明,在低速时,高频注入法和扩展卡尔曼滤波器的转速估计性能要优于全阶磁链观测器,中高速时,扩展卡尔曼滤波器和全阶磁链观测器的转速估计性能要优于高频注入法。最后针对传感器断线故障和固定偏差故障设计了基于模型的故障诊断方法和基于欧拉表决算法的容错控制方法,将速度传感器实测值与速度估计值之间残差的绝对值和所设定阈值相比较作为故障判断依据,当速度传感器故障时,使用欧拉表决算法选择该速度范围内最优的速度估计器进行速度信息的反馈。在MATLAB/Simulink中模拟两种速度传感器故障,对其结果进行分析表明,无论速度传感器发生哪种类型故障,系统都可以平滑切换到无速度传感器模式。为了验证本文所设计的方法在实验条件下的可行性,在基于TMS320F28335的3KW三相异步电机实验平台上对该方法进行验证,实验结果表明,在速度传感器故障条件下,控制系统依然可以保持稳定的运行。