永磁直线同步电机(Permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)具有永磁电机和直线电机的优点,成为无绳提升系统的理想驱动源,在超深矿井提升、超高层建筑和舰载升降机等领域具有突出的优越性,已成为国内外研究的热点。为方便安装,节约能耗,长行程PMLSM通常采用绕组分段式结构。对于垂直运动的绕组分段PMLSM(Segment winding PMLSM,SW-PMLSM)来说,绕组切换使得电机参数变化较大,引起推力波动;位置传感器信号丢失或绕组切换执行机构故障可能导致电机工作在不稳定区域,引起电机失步,直接影响提升机的稳定运行。本文主要开展SW-PMLSM提升系统的稳定运行控制研究。利用电磁场理论和分层等效模型,建立了U型PMLSM有限元模型,并进行了相关仿真研究,得到了U型PMLSM的气隙磁场、磁密分布、反电势、磁阻力以及推力功角特性。将电机模型分为有动子区域和无动子区域,得到了动子在不同位置时气隙磁密的表达式,进一步推导了U型PMLSM的绕组自感和互感,得到动子位置变化对电感的影响规律。基于反电势机理,推导出了U型PMLSM感应电势表达式,得到了动子位置变化对反电势的影响规律。在此基础上,推导了出入端效应对电磁推力的影响规律,建立了定子绕组与永磁体励磁磁场完成耦合、不在励磁磁场范围、逐渐进入磁场和逐渐退出磁场4种状态下的数学模型。提出了SW-PMLSM提升系统稳定性判断方法,得到了暂态稳定运行的等面积定则。通过建立PMLSM等效电路,推导了PMLSM电磁推力表达式,研究了低速PMLSM推力功角特性,得出了运行频率、供电电压及绕组切换故障对推力功角特性的影响规律。在李雅普诺夫运动稳定性定义的基础上,利用非线性系统的线性近似稳定判断法,建立了SW-PMLSM提升系统小信号模型,得到了静态稳定性判据。基于相对动能能量法,提出了SW-PMLSM提升系统暂态稳定性等面积定则,得到了SW-PMLSM提升系统暂态稳定运行需要满足的条件。对SW-PMLSM提升系统定子绕组切换失败故障引起的暂态特性进行了仿真研究。得出的结论为SW-PMLSM稳定运行控制奠定了理论基础。提出了一种SW-PMLSM提升系统绕组切换容错控制方法。建立了位置传感器故障模型以及绕组切换执行机构故障模型。通过检测相邻位置传感器“跳变沿”触发顺序以及相邻触发边沿之间的时间差的方法实现位置传感器故障检测,并利用传感器信号之间的位置关系实现位置传感器信号丢失后的容错控制。提出了通过在线调整推力功角特性曲线的绕组切换机构故障容错控制方法,在绕组切换出现故障时,根据故障类型及运行频率,采取增大变频器输出电压的方法,提高剩余电机的推力,保证SW-PMLSM提升系统的稳定运行。提出了基于现场总线的SW-PMLSM提升系统分布式供电控制方法,设计了安全保护系统、信号检测与处理系统和PLC控制系统,搭建了实验平台,对能耗制动、绕组切换故障特性、绕组切换容错控制进行了实验研究。实验结果与理论分析、仿真研究具有较好的一致性。