永磁同步电机体积小，功率密度大，直接转矩控制系统控制简单，转矩响应快，因此被越来越广泛的应用于工业，商业，交通运输等各领域。随着其应用领域的扩展，系统安全可靠性也越来越被重视，特别是在一些重要场合。永磁同步电机直接转矩控制系统采用逆变器供电，电机本身故障的可能性小，但由于电力电子器件本身的脆弱性，逆变器故障经常发生。直接转矩控制系统将电机与逆变器看作一个整体来进行控制，当逆变器故障时意味整个调速系统失去运行能力，因此很有必要对逆变器故障时系统的容错运行进行深入研究。本论文对经常出现的逆变器故障类型进行了分析，再通过各种容错拓扑比较分析后选择了既节约系统成本、又有较好性能的三相四开关系统作为容错后的系统结构。然后对三相四开关永磁同步电机直接转矩控制系统的运行进行了研究，并采用空间矢量调制(SVM)方案来优化系统性能，最后实现了逆变器故障时从六开关到四开关系统的切换和不间断运行。论文主要工作包括：1．电压空间矢量重定义。直接转矩控制是基于对合适电压矢量的选择施加而实现的。从六开关逆变器供电的系统到四开关逆变器供电的系统其最大的区别在于逆变器能提供的电压矢量发生了变化。本论文在对三相四开关逆变器供电系统拓扑结构进行深入分析的基础上，对不同开关状态下的相电压进行推导从而实现对四开关逆变器下电压空间矢量重新定义，为进一步的研究打下基础。2．推导出新的开关表，并在此基础上实现三相四开关运行的仿真和实验研究。在电压空间矢量重定义的基础上通过对磁链和转矩控制机理的分析得到了新的开关表，并以此为基础对系统进行建模、仿真分析。然后搭建硬件系统进行了实验研究，试验结果证明三相四开关系统作为容错后系统结构的可行性。3．系统性能优化。由于四开关逆变器不能产生零电压矢量，因此引入零电压合成的思想。然后针对传统直接转矩控制系统转矩脉动大这一问题引入SVM方案，首先对各种SVM DTC方案进行了仿真分析，然后选择最优方案进行了实验研究，结果验证了此方案可以极大的抑制转矩脉动，提高系统性能。4．最后对系统从三相六开关到三相四开关的切换运行进行了实验研究，验证了PMSM DTC逆变器故障时容错运行的可行性。