随着环境污染和能源短缺的日益加剧，大力发展电动汽车成为有效地解决这一问题的的重要途径。电机驱动系统作为电动汽车的能量变换载体和执行部件，其可靠性直接关系到操作人员的生命安全。因此，近年来高可靠性电机驱动系统获得了研究者的广泛关注。相比于三相电机驱动系统，五相开绕组电机驱动系统在容错性能、功率密度、效率和输出电平数等方面具有突出的优势，使其更加适用于电动汽车应用场合。针对五相开绕组电机驱动系统的特点，本文以五相永磁容错型开绕组电机为研究对象，主要对五相开绕组电机的基本建模理论、调制策略、零序电流抑制策略、双逆变器的功率器件开路故障诊断和定位、匝间短路故障诊断及容错控制等方面进行了研究，为进一步提高五相开绕组电机驱动系统的可靠性提供了重要的技术基础。
　　论文主要对以下几个方面进行研究：
　　1. 揭示了五相开绕组电机驱动系统在供电方式和拓扑结构方面的特点，分析了五相开绕组电机的工作原理；建立了五相开绕组电机在基波平面和三次谐波平面的数学模型，包括隔离直流母线型和共直流母线型两种拓扑结构，并给出了五相开绕组电机在基波平面和三次谐波平面的空间电压矢量；搭建了五相开绕组电机驱动系统的仿真平台，为进行后续研究奠定了基础。
　　2. 对共直流母线型五相开绕组电机驱动系统的零序电流抑制策略进行了研究。首先对逆变器死区效应引起的零序电流进行了分析，其次，通过对零轴控制器的设计对零序电流引入反馈控制，并根据调制策略的分析推导，得到了零序电压的参考值以及每个逆变器零电压矢量的作用时间，从而实现了对零序电压的调制；最后分析了该零序电流抑制策略下的调制范围，并通过仿真和试验验证了该零序电流抑制策略的有效性。
　　3. 针对五相开绕组双逆变器的功率开关管的开路故障诊断技术进行了研究，提出了基于三次谐波残差的故障诊断方法。该方法通过对三次谐波残差在静止坐标系fα3N-fβ3N分量的监测，实现了开路故障的判定；通过基于遗忘因子的最小二乘迭代方式辨识出残差分量的关系，实现了故障相以及故障相电流类型的判定。由于开绕组拓扑结构的特殊性，当对称位置处的开关器件发生开路故障后系统会出现相同的特征表现，给故障开关管的准确定位带来困难，为此，提出了一种在线小电流脉冲测试法来实现故障相内的开路故障的开关管的准确定位，该方法可以对测试电流的幅值和相位进行精确控制，从而提高了故障诊断方法的安全性，仿真和实验结果表明了该诊断方法的准确性和鲁棒性。
　　4. 对五相开绕组电机的匝间短路故障诊断方法及相应的容错控制策略进行了研究。通过建立匝间短路故障后的五相开绕组电机模型，提出了一种基于转矩差中二倍频脉动分量幅值检测的在线故障诊断方法；并在此基础上，提出了匝间短路故障后的容错控制方法，该方法通过对 d-q 坐标系下的电流进行补偿实现容错运行。针对开绕组电机的特点，将匝间短路电流与短路匝比乘积的求取转化为对零序电流的求取，从而大大降低了计算量，提高了补偿的准确性。
　　5. 针对匝间短路较为严重的情况，为避免故障相的补偿电流超出限定值，提出了一种基于主动断相的容错控制方法。该方法将容错控制策略的制定分为两部分，一部分针对电机的断相故障，通过故障后的解耦矩阵实现容错控制；另一部分针对匝间短路故障，通过短路电流的补偿作用实现容错控制，且该补偿量可以由零序电流和零序电压得到。通过将两部分容错控制策略相结合，实现故障后电机驱动系统的无扰运行。
　　6. 以 DSP28335 为核心，搭建了五相开绕组电机驱动系统实验平台。设计了硬件驱动电路，并完成了电机绕组抽头的改造，实现了对各种故障的准确模拟，为本课题以及后续研究提供了基础。