电机驱动系统是支撑国民经济发展和国防建设的重要动力基础,高性能电机驱动系统更是装备制造业向高端化发展的一个核心要素之一。特别是按照《中国制造2025》制造强国战略针对十大优势产业和战略产业的部署,对电机系统的高品质运行性能提出了更高的要求,具体表现为高功率密度、高可靠性、高适应性、高精度,低排放和多功能复合,即“四高、一低、一多”。与此同时随着现代电力电子技术以及微电子技术的高速发展,现代电气传动技术已经不再局限于传统的三相交流传动系统;相比于传统的三相交流传动系统,多相电机驱动系统可以采用低压功率器件实现大功率传动,具有更加平稳的转矩输出,更强的容错运行能力等特点,在航空航天、舰船推进、电动汽车、风力发电等高可靠性大功率传动场合具有更好的竞争优势。本文以高精度、高可靠性电机驱动系统运行性能为研究目标,将相移30°双三相永磁同步电机作为研究对象,对其数学模型、PWM调制、转子角度观测偏差对系统的影响、他控-自控融合控制、以及一相开路时的容错控制策略等进行了深入的理论分析,并通过实验对所提出的方法进行了验证。首先,对双三相永磁同步电机在谐波基矢量空间解耦和双d-q旋转坐标系下的数学建模进行了分析。针对双三相永磁同步电机在双d-q旋转坐标系下d1-d2轴和q1-q2轴之间存在电感耦合关系,通过解耦变换,消除耦合电感的影响建立了在D-Q-D0-Q0坐标系下的全解耦数学模型。进而对三种数学数学模型进行比较,对各模型对应子空间的内在机理关系进行了分析。从矢量控制PWM实现出发,通过两个相移30°的双SVPWM电压空间矢量等效合成出谐波基下α-β和z1-z2的64电压空间矢量。其次,针对转子位置角度观测偏差对驱动系统的影响问题,建立存在角度观测偏差时永磁同步电机的动态数学模型,较为全面的分析了该角度观测偏差对驱动系统性能的影响。具体包括角度观测偏差对电压和电流极限圆的影响,以及对电机运行效率、稳态电流幅值、铜损、稳定运行区间等系统稳态性能指标的影响,并以转矩响应能力为例分析其对动态性能指标的影响。根据不同驱动性能要求,该结论对于永磁同步电机角度观测精度给出了参考依据,明确了无位置传感控制器的设计和位置传感器的选型要求。再次,针对永磁同步电机频率他控和频率自控的特点,提出了双三相永磁同步电机他控-自控融合控制策略,可有效融合自控模式的高性能动态调速特性和他控模式的高精度稳态速度控制特性。对他控稳态运行时的负载转矩角的选择和小扰动下动态调节能力进行了分析。有效的提升了双三相永磁同步电机的动态调速性能和稳态速度控制精度。为了减少切换过程暂态冲击,给出了两种模式之间的切换判据与切换方法,实现了两种控制模式的平滑过渡。实验结果验证了控制策略的有效性。最后,针对双三相永磁同步电机中常见的一相开路故障问题,本文提出了中性点隔离下双三相永磁同步电机融合容错控制策略。将一相开路故障后的剩余五相绕组分别等效为对称三相永磁同步电机绕组和单相永磁同步电机绕组,在同步旋转d-q坐标系和自然坐标系下建立动态数学模型。根据故障后两套绕组提供的电磁转矩特性,分析了电机输出转矩在两套绕组间的不同分配模式,并定义了转矩分配系数k。指出了现有的单三相容错控制模式是转矩分配系数k=0时的一种特殊运行模式。为了有效利用单相永磁同步电机绕组,进而提出剩余五相均流容错控制模式和剩余五相转矩平稳容错控制模式,以适应更多负载工况要求。完成了不同负载工况要求下三种容错模式的优化选择、控制策略和切换过程的理论分析和软硬件设计。实验结果充分表明了该融合容错控制策略能够有效的融合三种容错模式的优点,软硬件兼容性强,切换过程可靠,系统的运行性能得到有效改善,系统可靠性得到进一步提高。