变频器与电机构成的交流传动系统进入实用化阶段已经有近20年的历史,随着应用领域的拓宽,该传动系统也显露出自身的一些缺陷。工作在恶劣工况中的变频器发生故障的几率较大,如开关管的开路、短路故障,传感器的断线故障等,这些故障会导致传动系统无法正常运行甚至停机。然而在诸如航空、航海及核工业这类的应用领域中,异常停机会造成巨大的经济损失,甚至威胁人员安全。因而需要对传动系统进行故障诊断和容错控制设计,在故障情况下保证系统安全容错运行。本文主要针对速度传感器和逆变器开关管进行故障诊断和容错控制。针对速度传感器故障,本文设计了硬件电路,对光电编码器进行故障诊断,并在诊断出故障后,采用模型参考自适应法(MRAS)估计电机转速,实现感应电机无速度传感器矢量控制,保证系统容错运行。考虑到传统的MRAS电压参考模型存在积分漂移问题,本文对传统MRAS法进行了改进,以电机本体作为参考模型来计算电机的转子磁链实现电机的转速估计,并通过仿真和实验来验证其可行性。针对逆变器开关管开路故障,本文利用平均电流Park矢量法对开关管进行开路故障诊断,并定位故障开关管。诊断出开关管故障后,采用四开关三相逆变器方法进行容错控制。采用空间矢量控制时,逆变器的两个直流母线电容会存在不均压问题。课题针对母线电容不均压的问题,进行了母线电容的均压补偿方法设计,并通过仿真进行验证。本文搭建了基于DS1104dSPACE的控制实验平台,该平台可以模拟开关管开路故障、电压和电流传感器故障、速度传感器故障等故障形式,采用两台1.1kW异步电机对拖方式加载。在该实验平台上进行的系统实验验证了本文所述方法的有效性。