本发明提出了一种永磁同步电机定子绕组不对称故障诊断方法，包括以下步骤：S1、根据永磁同步电机的数学模型，利用模型参考自适应技术估算电压偏差；S2、利用估算的电压偏差定义故障特征信号；S3、根据故障特征信号中二次谐波的幅值定义不受电机工作点影响的故障特征量；S4、判断是否出现了定子绕组不对称故障：如果故障特征量大于设定的阈值，则出现了定子绕组不对称故障；否则，没有出现定子绕组不对称故障。本发明不需要额外的传感器，易于实现，可以实时地诊断定子绕组不对称故障。