为发挥五相永磁同步电机容错运行能力强的优势,提升航空航天飞行器电驱动系统的可靠性,可采用无位置传感器容错控制方式以保证电机在故障状态下容错运行。在电机诸多电气故障中,匝间短路故障发生概率较高,五相永磁同步电机发生匝间短路故障时,电驱动系统驱动性能将急速下降,同时绕组星型连接时所产生的三次谐波将进一步加剧,严重影响电驱动系统无位置传感器控制的精度,故需及时诊断出驱动电机的相关故障信息,并采取考虑三次谐波影响的无位置传感器控制方法,作为后续容错控制的基础,确保整个电驱动系统仍具有良好的容错运行能力。为此本文针对五相永磁同步电机的匝间短路故障诊断及三次谐波影响下的无位置传感器控制进行了研究,论文的主要贡献包括以下五个方面:1)建立五相永磁同步电机定子绕组匝间短路故障诊断模型及三次谐波影响下的无位置传感器控制模型。所建立的匝间短路故障模型通过引入匝间短路比可准确反映不同故障程度及故障位置的五相永磁同步电机一相和多相绕组匝间短路故障状况,并能和各种极值寻优算法结合,为五相永磁同步电机的匝间短路故障诊断提供了模型基础;所建立的五相永磁同步电机无位置传感器控制模型考虑了三次谐波对电机电流、电压以及磁链等相关物理参数以及坐标变换矩阵的影响,相比于常规电机无位置驱控模型更为精确,为其三次谐波影响下的无位置驱动控制提供了模型基础。2)提出一种重置粒子群算法五相永磁同步电机匝间短路故障诊断方法。该方法对粒子群算法进行了改进,有效解决了常规粒子群算法收敛早熟的问题,并将五相永磁同步电机的匝间短路故障诊断问题,转化为对电机故障模型中匝间短路比的故障参数极值寻优问题,简化了电机匝间短路的故障诊断和检测过程,同时具有良好的匝间短路故障参数寻优能力,可实现电机任意一相或两相绕组不同位置不同程度匝间短路故障的诊断和检测。3)提出一种改进信赖域算法五相永磁同步电机匝间短路故障诊断方法。该方法将BFGS拟牛顿法与常规信赖域算法相结合,不仅稳定且全局收敛,还有效提高了极值寻优算法的收敛速度和计算效率,并将五相永磁同步电机的匝间短路故障诊断问题,转化成对电机故障模型中匝间短路比的故障参数极值寻优问题,简化了电机匝间短路故障诊断和检测的过程,同时具有良好的匝间短路故障参数寻优能力。该方法不仅可实现五相永磁同步电机任意一相或两相定子绕组不同程度匝间短路的故障诊断,还可实现两相以上定子绕组不同程度匝间短路故障的诊断和检测,即使需对故障参数模型中每一相匝间短路比进行极值寻优,仍可保持较快的收敛速度和较高的计算效率。4)提出一种三次谐波影响下的滑模自适应观测器五相永磁同步电机无位置传感器控制方法。所设计的滑模电流观测器滑模抖振更小,并可获得更为准确的反电势当量信号,且所设计的反电势自适应观测器无需附加低通滤波及相位补偿器,观测器结构更为简单。该方法充分考虑三次谐波对于五相永磁同步电机无位置传感器控制中转速和转子位置估计的影响,所设计的滑模自适应观测器稳定收敛,转速和转子位置估计误差相比常规滑模观测器更小,中高速调速及匝间短路下运行效果良好,且具有较强的鲁棒性。5)提出一种三次谐波影响下的自适应参数估计五相永磁同步电机无位置传感器控制方法。该方法仅通过测量五相永磁同步电机一相电压电流信号及电流差分信号,即可完成电机的转速和转子位置估计,且无需提取反电势当量信号和对高次谐波进行滤波,低通滤波器可被省略,观测器结构相对于常规滑模观测器更为简单,低信噪比及三次谐波对反电势提取及转速和转子位置估计的影响较小,稳态估计误差理论上为零。该方法可应用于较宽调速范围内的五相永磁同步电机转速和转子位置估计中,且匝间短路情况下电机转速和转子位置估计误差相比于滑模观测器进一步减小。该方法不仅适用于五相永磁同步电机无位置传感器控制系统的转速和转子位置估计,也可推广并应用于一般三相永磁同步电机无位置传感器控制系统中。论文建立了五相永磁同步电机的匝间短路故障模型和三次谐波影响下的无位置传感器控制模型,提出了基于粒子群和信赖域算法的两种五相永磁同步电机匝间短路故障诊断方法,以及基于滑模自适应观测器和自适应参数估计的两种五相永磁同步电机无位置传感器控制方法,为五相永磁同步电机一相和多相绕组匝间短路诊断以及三次谐波影响下的无位置传感器转速和转子位置估计提供了新方法,同时为五相永磁同步电机的匝间短路无位置传感器容错控制提供了基础。