随着工业发展,对电机能量密度的要求不断提高。五相永磁同步电机（FPMSM）具有高转矩密度、高功率密度等诸多优点,引起了国内外学者的广泛关注。虽然五相电机照比三相电机在能量密度方面优势明显,但是五相电机系统通常存在严重的谐波问题。若不对五相电机的谐波进行抑制,将严重增加电机的损耗,影响五相电机的效率和能量密度。因此,研发高能量密度五相电机驱动系统的关键问题在于抑制五相电机的谐波,提升驱动系统的工作效率。五相电机驱动系统中,由于气隙磁链非正线性以及逆变器死区影响,导致存在明显的3、7、9次谐波电流。为了降低五相电机的谐波损耗、提升电机系统能量密度,需要对谐波电流进行抑制。针对这一问题,本文依次从五相电机的数学模型、五相电机PWM算法、五相电机磁链观测、五相电机高次谐波抑制四个方面对高能量密度的五相电机驱动系统进行研究。本文的结构和内容如下:在第2章,本文对FPMSM三次谐波问题机理和建模方法进行了分析,解决了传统FPMSM模型未考虑基波与三次谐波互感的问题。一个精确的FPMSM模型不仅有助于对五相电机的谐波特性研究,还可以提升电机仿真的精度,为电机控制算法的开发打下良好基础。由于电机的电感以及磁链等参数会随电机负载、电角度的变化而呈现高度非线性。为了提升FPMSM模型精度,在该章节中进一步考虑了电机角度、负载等因素对电机的影响,并基于有限元软件对不同工况下FPMSM的电感数据进行提取。通过仿真证明了,所提出模型具有很好的精度,且充分考虑了FPMSM中基波与三次谐波空间中的互感问题。在第3章,本文对五相电机PWM算法进行了研究,并提出了邻近六矢量（即三大矢量,三中矢量）SVPWM算法（NSV-SVPWM）。所提出的NSVSVPWM算法可以调制出任意大小、任意相位的三次谐波电压。并基于NSVSVPWM算法搭建了FPMSM矢量控制（FOC）系统。实验验证所提出的NSVSVPWM算法可以很好的抑制和控制电机相电流中三次谐波成分。在第4章,为提升FPMSM驱动系统的动态响应能力,本文对第3章所提出的FPMSM FOC控制系统进行了改进,建立基于电机参数的FOC驱动系统。虽然第2章给出了精确的FPMSM数学模型,但是该模型存在参数过多,不易于参数辨识的问题。为简化FPMSM模型,本章提出了基于磁链的五相电机电压方程。并针对FPMSM设计了一种频率自适应的双空间磁链观测器。所提出的磁链观测器可以准确的观测出电机磁链在第5章,由于FPMSM FOC控制系统受逆变器死区以及气隙中高次谐波磁链的影响,电机相电流中存在大量高次谐波成分。为了降低电机的谐波损耗,本文进一步对FPMSM中的高次谐波电流抑制问题进行了研究。提出了包含高次谐波成分的FPMSM电压方程。然后,为抑制FPMSM中的7、9次谐波电流,提出了基于FPMSM的多同步旋转空间变换算法（MSRFTs）。通过MSRFTs算法,可分别将相电流中的7、9次谐波成分转换成7、9次谐波空间中的直流分量。再通过PI控制器即可成功抑制相电流中的高次谐波成分。综上,本文分别从高效率,高能量密度,快速响应特性的角度出发,对FPMSM驱动系统进行了研究,并通过实验验证了所提出算法的可行性。