随着永磁材料性价比的不断提高,永磁电机得到了快速发展。由于永磁电机拥有高效率、高转矩密度和高功率密度等优点,永磁电机牵引系统逐步应用于城市轨道交通之中。在永磁电机牵引系统中,一般使用三相电压源型牵引逆变器驱动三相永磁电机。与异步电机牵引系统相比,永磁电机牵引系统需要更多的电力电子器件。电力电子器件越多,牵引系统发生故障的概率就越大。为了提高牵引系统的可靠性,永磁电机牵引系统通常需要具有容错运行能力。本课题开展针对高可靠性城市轨道交通永磁电机牵引系统的研究,论文主要研究内容包含以下几点:1概述课题的研究背景和意义,介绍国内外城市轨道交通的发展现状,阐述城市轨道交通牵引系统关键技术的研究现状。2介绍城市轨道交通永磁电机牵引模块的拓扑结构。3针对双电机驱动系统单相绕组开路故障提出了一种容错控制方法。通过数据拟合方法得到损耗模式和转矩模式的最大平均相铜耗公式,根据拟合公式计算最大平均相铜耗,可以避免过电流的发生。轻载时采用损耗模式,可以延长系统的驱动距离或运行时间。如果损耗模式不能提供足够的转矩,则切换到转矩模式,这样可以提高系统最大输出转矩。4针对五相逆变器双电机驱动系统提出了双层电流滞环控制。通过标准电流滞环控制得到两台三相电机的六个相开关状态。如果两个耦合相的相开关状态相同,任何一相的相开关状态都可以作为公共桥臂的桥臂开关状态;否则,公共桥臂的桥臂开关状态需要通过主从选取规则确定。将相电流误差绝对值较大的耦合相作为主耦合相,公共桥臂的桥臂开关状态由主耦合相的相开关状态确定。5提出了五相逆变器双电机驱动系统直接转矩控制,基于电磁转矩和磁链误差设计了权重函数,通过比较两台永磁同步电机权重函数的相对大小确定公共桥臂的开关状态,并对五相逆变器双电机驱动系统直接转矩控制造成的电机性能畸变进行了分析。6以dSPACE DS1103为控制器核心,建立城市轨道交通永磁电机牵引系统的实验平台。