具有直流励磁的开关磁阻电机（Switched Reluctance Motorwith DC Excitation,SRDC）是一种定子励磁的双凸极同步电机.它继承了开关磁阻电机结构简单可靠的优点;采用永磁同步电机的矢量控制方式,可获得良好的静动态特性,并降低控制器的成本和体积;还可以通过调节励磁,实现宽调速运行。在稀土资源日趋枯竭的今日,这种无需使用永磁体的高性能电机系统,具有良好的应用前景。然而,国际上对SRDC电机的研究才刚刚开始,不少关键问题亟待解决:缺乏系统的SRDC电机数学模型,对电机的转矩和转矩脉动产生机理有待深入研究;SRDC电机的设计方法尚不完善,现有SRDC电机的转矩脉动较大;SRDC电机的控制模型不完善,也没有与之相适应的控制策略,更没有适合SRDC电机的间接位置检测方法。因此,本文所做工作如下:借助基本电磁理论建立了SRDC电机的解析计算模型,揭示了 SRDC电机转矩产生机理;在此基础上,采用双轴反应理论,建立了 SRDC电机的矢量控制数学模型。研究发现,SRDC电机的d、q绕组并不完全解耦,而是存在随转子位置角变化的3次谐波耦合电感;同时,SRDC电机的d、q轴电感并不是恒定的,也存在随转子位置角变化的3次谐波分量,但其d、q轴电感的平均值相等。为了提高SRDC电机的矢量控制性能,对通用的矢量控制模型进行了改进,提出了利用恒定参数进行矢量控制,根据转子位置进行电压补偿的方法,建立了 SRDC电机的动态电压补偿解耦控制模型。导出了SRDC电机的转矩公式,公式显示SRDC电机的电磁转矩除存在励磁转矩分量外,还存在随转子位置角变化的3次谐波附加转矩。提出了两种新型的定子磁极结构,Ⅰ型极靴可以有效地降低转矩脉动,Ⅱ型极靴既可用于抑制转矩脉动,也可用于提高转矩输出。在极靴的极弧角增量为2.5°～3°范围内,采用Ⅰ型极靴磁极使5.5kW电机的转矩脉动从约80%降低到38%;当极靴与极身的夹角为90°、且极靴的极弧角增量为2°～3°时,采用Ⅱ型极靴磁极使电机的转矩脉动大大降低;当极靴与极身的夹角大于120°、且极靴的极弧角增量为1.5°～2°时,采用Ⅱ型极靴磁极结构使电机的转矩输出增大。以电磁场有限元分析为基础,研究了 SRDC电机的设计方法。SRDC电机的定、转子极数可以有多种配合,但最佳配合为12/8极和6/4极。12/8极SRDC电机的最佳转子极弧角为17°,最佳定子极弧角为15°～16°。定子磁极锥度以3°之内为宜,转子磁极锥度不宜太大,应在0°～12°范围内。每极交、直流绕组的匝数比在1:1时,能够获得最大的输出转矩,应综合考虑损耗、转矩输出和转矩脉动,调整每极交、直流绕组匝数。最后,综合考虑电机的各项性能指标,设计了实验样机,并完成了实验测试,实验结果验证了设计方法的正确性。研究了 SRDC电机的损耗最小矢量控制,通过损耗最小控制策略,达到励磁电流与电枢电流的最佳匹配;通过动态电压补偿,实现解耦控制;为了提高控制系统的鲁棒性和动态响应特性,设计了基于滑模观测器的H∞转速控制器和基于参数辨识的内模电流解耦控制器,仿真与实验结果验证了本文方法的有效性。针对SRDC电机的间接位置检测技术展开研究,提出了应用脉冲注入法进行精确初始位置检测的方法;提出了利用d、q轴电感进行运行位置检测的方法。实验结果表明,本文提出的间接位置检测方法具有较高的精度,能适应不同的转速要求。