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PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor,永磁同步电机)具有功率密度大和效率高的优点。因而在工业、交通、军事和航空等重要领域得到了广泛应用。而作为常用驱动部件的三相六开关VSI(Voltage Source Inverter,电压源逆变器)是电机控制系统易出现故障的薄弱环节。如果VSI功率开关元件出现短路或断路,造成电机某相绕组开路,电机缺相运行会使输出转矩出现较大的波动,产生较大的机械噪音,系统的整体性能大大降低,甚至不能工作。因此,针对VSI故障的电机驱动系统进行容错控制具有重要意义。经过多年研究,不同的逆变器容错结构相继被提出,本文采用将三相六开关逆变器切换为三相四开关逆变器的容错结构。相比其它容错结构,这种方案具有成本低、容错后带载能力强的优点。对于电机系统最为普遍的两种控制方法为VC(Vector Control,矢量控制)和DTC(Direct Torque Control,直接转矩控制)。但是基于定子电流控制方式的VC,其固有电流内环的存在影响了系统响应速度;而DTC系统虽然响应较快但存在转矩脉动大的缺点。近些年在电机控制领域又出现了一种引起广泛重视的控制方式—FCS-MPC(Finite Control Set Model Predictive Control,有限控制集模型预测控制)。FCS-MPC具有较强约束处理能力,并能将存在的非线性因素都考虑进来。FCS-MPC比VC动态响应快,比DTC的转矩波纹和定子电流THD(Total Harmonic Distortion,总谐波失真)值小。为此本文采用FCS-MPC策略来控制三相四开关容错逆变器驱动的PMSM系统。本文主要研究内容分为以下几个方面:(1)考虑到永磁磁链会随着温度等外界因素的影响而发生变化,而永磁磁链值是控制器所需的重要参数,因此本文设计MRAS(Model Reference Adaptive System,模型参考自适应)永磁磁链观测器,构建基于MRAS观测器的三相四开关逆变器模型预测电流控制系统。(2)为了进一步提高常规FCS-MPC方法的鲁棒性,本文针对三相四开关逆变器驱动的PMSM系统,提出一种基于滑模控制的FCS-MPC策略。以此同时,为了使PMSM运行转速快速、准确地跟随参考转速,设计可以无抖振并且单调收敛的滑模转速调节器。(3)设计PMSM系统ADRC(Active Disturbance Rejection Control,自抗扰控制)转速调节器,相比常规采用PI转速调节器的FCS-MPC,采用ADRC转速调节器的FCS-MPC系统在系统负载发生变化时可以同时保证系统的动态性能和强鲁棒性。并且为了实现PMSM系统无速度传感器控制,设计用于转速估计的ESO(Extended State Obsever,扩张状态观测器),实现对转速的快速准确估计。