问题——在新能源汽车、船舶电力推进和关键装备电驱系统中，高可靠性驱动的需求日益凸显。多相电机因其冗余度高、抗故障能力强而成为重要选择——尤其是双三相永磁同步电机——即使在单相故障时仍能依靠健康相维持运行，适用于不能轻易停机的场景。然而，实际应用中，“能运行”与“高质量运行”之间仍有差距：如何在缺相后保持转矩输出的同时降低损耗、减少发热、提升效率，是控制策略亟待解决的关键问题。 原因——目前，行业和学界在缺相容错控制上主要采用正弦电流模式。这种方法实现简单，但对电流参考设定限制较多，限制了故障工况下的优化空间，难以发挥多相电机的容错潜力。传统容错控制通常面临两难选择：一类策略以最小铜耗为目标，注重降低损耗和提高效率；另一类策略则追求最大转矩，以维持输出能力为主。两者各有优势，但难以在全转矩范围内兼顾。工程应用中往往需要根据负载变化频繁切换控制目标，增加了复杂度和标定难度。此前的研究尝试过全转矩范围铜耗优化，但部分方案依赖大量系数或查找表，对控制器资源要求较高；部分采用线性近似，牺牲了优化精度；还有一些通过谐波注入提升性能，但高阶谐波会增加调试难度或仅适用于单一目标，缺乏普适性。 影响——控制策略的折中直接影响设备运行边界和全寿命成本。缺相故障下，若为维持转矩而牺牲效率，可能导致铜耗增加、温升加剧，缩短持续运行时间并降低可靠性；若为降低损耗而限制输出能力，则可能在高负载时无法满足需求，影响任务完成和安全冗余。对于需要长期稳定运行的系统，缺相容错不仅是应急手段，更关乎故障状态下的可持续性和可控性。 对策——针对这些问题，南京航空航天大学自动化学院艾星全、肖岚、伍群芳团队提出了一种基于谐波注入的双三相永磁同步电机缺相容错控制策略。该策略旨在全转矩范围内实现最小铜耗，同时不压缩输出能力边界。其核心思路包括两点：一是通过引入特定低次谐波（如三次谐波）重构缺相后的电流参考，优化电流分配，提升“最小铜耗”和“最大转矩”两类策略的效果；二是引入可调分配系数，将两类策略统一组合，形成覆盖全转矩范围的电流参考表达。分配系数可根据负载实时调整，实现容错运行轨迹的连续优化切换，无需改变控制框架或依赖大量查表数据，降低了控制器资源占用和标定复杂度。 实验验证中，该策略在不牺牲输出能力的前提下显著降低了定子铜耗，有效平衡了效率与性能的矛盾。团队通过双三相永磁同步电机实验平台验证了策略的可行性，结果显示缺相条件下铜耗表现更优且运行稳定。有关成果发表于《电工技术学报》2025年第10期，并获国家自然科学基金和航空基金支持。 前景——随着高安全等级电驱系统需求的增长，多相电机的应用将继续扩大，容错控制也将从“能用”向“好用、耐用、易用”发展。目前该研究主要针对表贴式双三相永磁同步电机，未来团队计划拓展至其他多相电机及内置式结构。随着控制算法工程化、控制器算力提升以及对可靠性要求的量化，具备自适应能力、覆盖全工况且资源可控的容错策略将更适用于规模化应用场景，为新能源汽车、船舶电推进及特种装备等领域带来更高的安全性和经济价值。
高可靠性驱动系统中，容错不仅要实现“还能转”，更要追求“转得久、转得省、转得有力”；通过谐波注入与在线可调分配系数，将效率优化与输出保障纳入统一框架，为多相电机在关键装备中的应用提供了新思路，也为高端电驱系统向更高安全性和效率发展指明了方向。