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在宇航推进系统、全舰电力推动、电力汽车牵引、电动/混合燃料汽车驱动等大功率及高可靠性的应用场合中,对传动系统的重量和体积提出了更加苛刻的要求,因此,具有高可靠性、高功率密度、高效率、转矩波动小、可容错运行以及可实现低压大功率等优点的多相电机驱动系统是一个重要的发展前景。本文对无谐波注入五相凸极式永磁同步电机直接转矩控制策略、3次谐波电流注入式五相凸极式永磁同步电机直接转矩控制策略、五相凸极式永磁同步电机缺一相容错型直接转矩控制策略、低转矩脉动五相凸极式永磁同步电机直接转矩控制策略展开研究,具体研究内容如下:本文根据定子型号为Y112M-2的三相感应电机,通过改变定子绕组和转子电磁结构,利用Ansoft/Maxwell有限元分析软件,设计出一台功率为1.5kW、反电动势为梯形波的五相凸极式永磁同步电机;此外,为了后续所提出的控制策略进行实验研究,介绍了一套以TMS320F2812 DSP为核心的实验平台,并设计了相应的软件系统。在考虑谐波的情况下,从磁链入手,推导了电机电感的分布。进一步构建了含有3次谐波绕组的五相凸极式PMSM在三种坐标系下的数学模型。在无谐波注入下,提出了一种基于MTPA的直接转矩控制策略,充分利用了五相凸极式永磁同步电机的磁阻转矩来提升电机的负载能力。通过Matlab仿真和实验的方式验证了该系统具有良好的动稳态性能,同时谐波平面电流被控制为零。当向电机注入3次谐波电流时,联合3次谐波注入和电机磁阻转矩,提出两种基于MTPA的五相永磁同步电机直接转矩控制方案。两种直接转矩控制方案共同之处是利用五相逆变器输出电压矢量及其离散合成矢量,同时实现基波平面和3次谐波平面转矩及磁链的直接控制,从而注入3次谐波增强负载能力。两种直接转矩控制方案不同之处在于,方案1以最小铜损耗作为约束条件,而方案2以最小铜损耗及基波/3次谐波电流同相位作为约束条件,来分别构建最大转矩电流比直接转矩控制策略。仿真和实验结果表明,所提方案能够提高电机负载能力,降低定子铁芯磁饱和程度。在无故障五相永磁同步电机数学模型的基础上,提出了一种基于转矩给定前馈补偿的五相PMSM缺一相容错型直接转矩控制方案。仿真和实验结果表明,所提控制策略能够使电机平稳运行、动态响应迅速。为解决普通直接转矩控制转矩脉动大的问题,提出了一种基于双矢量空间的五相PMSM空间矢量调制直接转矩控制(SVM-DTC)策略。在无谐波注入和3次谐波注入两种情况下,对所提五相SVM-DTC策略进行仿真和实验分析,验证了所提五相SVM-DTC策略能够有效地同时控制基波和3次谐波平面磁链和转矩,且显著地降低了电机转矩脉动。