1.五相永磁同步电机缺一相故障直接转矩控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、由五相逆变器各桥臂开关状态和直流母线电压Udc得到五相PMSM各定子相电压，再经过五相PMSM正常运行时的静止坐标变换矩阵将A-B-C-D-E自然坐标系变换到α1-β1-α3-β3-0坐标系，得到α1-β1和α3-β3子空间的电压矢量分布图；

步骤2、在α1-β1子空间进行合成虚拟电压矢量来消除α3-β3子空间的谐波电压，得到五相PMSM正常运行时α1-β1子空间的虚拟电压矢量分布图；

步骤3、当五相PMSM发生缺一相故障时，得到故障后α1-β1子空间和β3脉振子空间的电压矢量图；

步骤4、在保证β3脉振子空间谐波电压为零的条件下，以α1-β1子空间在任意幅角下能够合成幅值为0.3406Udc的电压矢量为前提，利用各相极电压与相占空比间关系得到故障后修正的十个虚拟矢量对应的PWM波形，进而得到故障后修正的十个虚拟矢量对应的电压矢量及其所占比例；

步骤5、将步骤4中包含零矢量的十个虚拟矢量的零矢量作用时间按相应比例分配给其余三个电压矢量，得到修正后的十个最大幅值虚拟矢量对应的电压矢量及其所占比例，其中，对最大幅值虚拟矢量VV1**绘制其在α1-β1子空间和β3脉振子空间的合成矢量，并得到五相PMSM缺一相故障直接转矩控制在α1-β1子空间十个最大幅值虚拟电压矢量图；

步骤6、由步骤5得到的五相PMSM缺一相故障直接转矩控制在α1-β1子空间十个最大幅值虚拟电压矢量图知，整个α1-β1子空间分为十个扇区，根据不同扇区中虚拟电压矢量径向与切向分量对转矩和磁链的作用效果，得到五相PMSM缺一相故障时电压矢量开关表，结合五相PMSM缺一相故障直接转矩控制原理，进而实现五相PMSM缺一相故障直接转矩控制。

2.根据权利要求1所述的五相永磁同步电机缺一相故障直接转矩控制方法，其特征在于，所述步骤1具体如下：

步骤1.1、对于五相逆变器而言，每相桥臂的开关状态构成一个电压矢量，共有25＝32个电压矢量，通过不同的电压矢量合成任意需要的矢量，每一个电压矢量用一个十进制数表示，十进制数对应的二进制数与开关状态一致，定义各桥臂的开关状态从高位到低位依次为SA、SB、SC、SD、SE，其中：Si＝1表示上桥臂导通，Si＝0表示下桥臂导通，i＝A、B、C、D、E，五相PMSM各定子相电压由开关状态和直流母线电压Udc得到：其中：UA、UB、UC、UD、UE分别为五相PMSM各定子相电压；Udc为直流母线电压；SA、SB、SC、SD、SE分别为五相PMSM各桥臂的开关状态；

步骤1.2、五相PMSM中A-B-C-D-E自然坐标系到α1-β1-α3-β3-0坐标系的静止坐标变换矩阵为：式中：T5s表示五相PMSM正常运行时的静止坐标变换矩阵；σ为相邻相绕组空间夹角，σ＝

2π/5，根据式(2)中给出的静止坐标变换矩阵，分别定义α1-β1子空间和α3-β3子空间中的电压矢量表达式为：其中：Uα1β1表示α1-β1子空间的电压矢量；Uα3β3表示α3-β3子空间的电压矢量；α＝exp(j2π/5)；Udc为直流母线电压；

由五相逆变器各相桥臂上、下开关的组合状态，将式(3)中α1-β1子空间和α3-β3子空间的电压矢量表达式整理为：其中：Uα1β1表示由开关状态得到的α1-β1子空间电压矢量；Uα3β3表示由开关状态得到的α3-β3子空间电压矢量；α＝exp(j2π/5)；Udc为直流母线电压。

将五相逆变器的开关组合状态带入上式(4)中，得到α1-β1子空间和α3-β3子空间的32个电压矢量，其中包含30个基本矢量和两个零矢量，两个零矢量分别为V0、V31，则得到五相PMSM在α1-β1和α3-β3子空间的电压矢量分布图。

3.根据权利要求2所述的五相永磁同步电机缺一相故障直接转矩控制方法，其特征在于，所述步骤2具体如下：

步骤2.1、定义α1-β1子空间同一方向的大矢量和中矢量合成的新矢量为虚拟矢量VVn，n＝0～9，设控制周期为TS，大矢量VL作用时间为λTs，中矢量VM作用时间为(1-λ)Ts，其中：λ表示大矢量VL在控制周期内的占空比，合成的虚拟矢量在α1-β1子空间的幅值为Vα1-β1，在α3-β3子空间的谐波幅值为Vα3-β3，在一个控制周期TS内，由伏秒平衡原则得到：为了消除α3-β3子空间的平均电压矢量，令|Vα3-β3|＝0，得到λ＝0.618，此时α1-β1子空间中 即要使α3-β3子空间合成的谐波电压矢量幅值为零，需保证大矢量VL作用时间是中矢量VM作用时间的1.618倍；由上述原则共得到10个虚拟电压矢量，将整个α1-β1子空间分为10个扇区，依次用0～9表示，此时得到α1-β1子空间的虚拟电压矢量分布图。

4.根据权利要求3所述的五相永磁同步电机缺一相故障直接转矩控制方法，其特征在于，所述步骤3具体如下：

步骤3.1、当五相PMSM发生缺一相故障时，如A相故障，此时系统采用四桥臂运行，按照开关状态SB、SC、SD、SE的顺序对电压矢量进行重新定义排序，每一个电压矢量用一个十进制数表示，则相应的电压矢量由正常运行时的32个变为16个，其中包含14个基本矢量和两个零矢量V0、V15，五相PMSM缺一相故障时剩余各相极电压和相电压的关系为：其中：UB、UC、UD、UE分别为各相相电压；UBO、UCO、UDO、UEO为各相极电压；SB、SC、SD、SE为故障后逆变器各相的开关状态，Sm＝1表示上桥臂导通，Sm＝0表示下桥臂导通，m＝B、C、D、E；UNO为电机中性点相对直流母线中点的电压；

步骤3.2、五相PMSM缺一相故障时，α1-β1子空间和β3脉振子空间的电压矢量与各相电压之间的关系为：其中：Vα1、Vβ1为故障后α1-β1子空间的电压矢量，Vβ3为故障后β3脉振子空间的电压矢量；

UB、UC、UD、UE为各相相电压；T4s为故障后的静止坐标变换矩阵；c0为修正系数，c0＝0.25；σ＝2π/5；

应用式(7)将故障后的电压矢量映射到α1-β1子空间和β3脉振子空间，则得到五相PMSM缺一相故障时在α1-β1子空间和β3脉振子空间的电压矢量图。

5.根据权利要求4所述的五相永磁同步电机缺一相故障直接转矩控制方法，其特征在于，所述步骤4具体如下：

将步骤3得到的五相PMSM缺一相故障时α1-β1子空间和β3脉振子空间电压矢量图与正常运行时的电压矢量图相比，对应电压矢量的幅值和相位都发生了变化，其十个虚拟矢量无法正常合成，因此需要对缺一相故障后的虚拟电压矢量进行修正，当五相PMSM缺一相故障时，采用定子铜耗最小原则，此时修正后的虚拟矢量需要保证在β3脉振子空间谐波电压为零，则参考电压V＝[U*α1 U*β1 U*β3]T表示为[γcosθ γsinθ 0]T，其中：γ为参考电压的幅值，θ表示α1-β1子空间参考电压矢量与α1轴的夹角，假定五相PMSM缺一相故障时的虚拟矢量和正常运行时的方向一致，其中，虚拟矢量VV1*的幅值γ＝0.3406Udc，与α1轴的夹角θ＝π/5，* T此时虚拟矢量VV1表示为V＝[0.3406Udccos(π/5)0.3406Udcsin(π/5)0]，各相极电压与相占空比之间存在的关系为：

Ux*＝(Dx-0.5)Udc                            (9)其中：x表示B、C、D、E；Dx表示相电压的占空比；Udc为直流母线电压；

利用式(9)得到故障后剩余各相桥臂的占空比，进而得到各个虚拟矢量对应的PWM波形，由虚拟矢量VV1*的PWM波形知：VV1*由V8、V9、V13三个基本矢量和两个零矢量V0、V15合成，各个电压矢量的占比分别为0.3808、0.3081、0.2353、0.0015、0.0743，采用同样的方法得到其余9个虚拟矢量所对应的电压矢量及其占比，进而得到故障后修正的十个虚拟矢量对应的* * *

电压矢量及其所占比例，其中，虚拟矢量VV0和VV5 只使用一个矢量，因为构成虚拟矢量VV0和VV5*的电压矢量V9、V6不在β3方向上产生电压分量。

6.根据权利要求5所述的五相永磁同步电机缺一相故障直接转矩控制方法，其特征在于，所述步骤5具体如下：

由步骤4得到的五相PMSM缺一相故障时修正的虚拟矢量所对应的电压矢量及其所占比例知，十个虚拟矢量其对应的电压矢量之中均含有一定比例的零矢量V0和V15，零矢量的存在表明系统没有实现最大的直流母线电压利用率，因此通过减少零矢量的作用时间提高其余三个电压矢量的作用时间，进而增大故障后修正的十个虚拟矢量的幅值，将故障后修正的虚拟矢量的零矢量作用时间按相应比例分配给其余三个电压矢量，则有：其中：|Vmax|表示最大幅值虚拟矢量；D0为零矢量V0、V15的占空比，虚拟矢量VV1*的零矢量D0＝0.0758，则得到|Vmax|＝0.3685Udc，采用同样方法得到修正后其余9个虚拟矢量的最大幅值，进而得到十个最大幅值虚拟矢量对应的电压矢量及其所占比例，当零矢量作用时**

间为零后，各虚拟矢量均分别由三个非零电压矢量合成，其中，对最大幅值虚拟矢量VV1 绘制其在α1-β1子空间和β3脉振子空间的合成矢量，由此得到五相PMSM缺一相故障直接转矩控制在α1-β1子空间十个最大幅值虚拟电压矢量图。

7.根据权利要求6所述的五相永磁同步电机缺一相故障直接转矩控制方法，其特征在于，所述步骤6具体如下：

按步骤5得到的五相PMSM缺一相故障直接转矩控制在α1-β1子空间十个最大幅值虚拟电压矢量图知，整个α1-β1子空间分为十个扇区，根据不同扇区中虚拟电压矢量径向与切向分量对转矩和磁链的作用效果，得到五相PMSM缺一相故障时电压矢量开关表，当Fψ＝0，FT＝0** ** ** ** ** ** **时，扇区0～9分别对应最大幅值虚拟电压矢量VV7 、VV8 、VV9 、VV0 、VV1 、VV2 、VV3 、VV4**、VV5**、VV6**；当Fψ＝0，FT＝1时，扇区0～9分别对应最大幅值虚拟电压矢量VV3**、VV4**、VV5**、VV6**、VV7**、VV8**、VV9**、VV0**、VV1**、VV2**；当Fψ＝1，FT＝0时，扇区0～9分别对应最大幅值虚拟电压矢量VV8**、VV9**、VV0**、VV1**、VV2**、VV3**、VV4**、VV5**、VV6**、VV7**；当Fψ＝1，FT＝1时，扇区0～9分别对应最大幅值虚拟电压矢量VV2**、VV3**、VV4**、VV5**、VV6**、VV7**、VV8**、VV9**、VV0**、VV1**；其中：Fψ为磁链控制信号，FT为转矩控制信号，当实际值大于期望值时，Fk＝0，表示需要通过控制减少该变量，当实际值小于期望值时，Fk＝1，表示需要通过控制增大该变量，k＝ψ、T；

五相PMSM缺一相故障直接转矩控制原理中，ω*为转速给定值，ω为转速观测值，Te*为*

转矩给定值，Te为转矩观测值，ψS为磁链给定值，ψS为磁链观测值，θr为转子旋转的电角度，转速误差通过PI调节器得到转矩环的给定Te*，转矩误差通过滞环比较器得到转矩控制信号FT，磁链误差通过滞环比较器得到磁链控制信号Fψ，并结合定子磁链空间位置角θs判断定子磁链所处扇区，通过离线的电压矢量开关表，选取合适的电压矢量对电机的转矩和磁链进行直接控制；

五相PMSM磁链观测采用反电势积分算法的电压模型：

转矩观测表达式表示为：

定子磁链空间位置角θs为：

其中：ψα1、ψβ1表示磁链在α1-β1子空间的分量，iα1、iβ1表示定子电流在α1-β1子空间的分量，Uα1、Uβ1表示定子电压在α1-β1子空间的分量，|ψs|为磁链观测幅值，t为控制周期，Te为转矩观测值，p为极对数，θs为定子磁链位置角；

通过对定子磁链和转矩进行实时观测，并且在开关表中选取合适的电压矢量，使得五相PMSM缺一相故障时获得了快速的转矩响应。