无轴承开关磁阻电机(BSRM)将开关磁阻电机(SRM)与磁轴承融合,集悬浮与旋转于一体,具有结构紧凑,成本低廉,制造方便,易于维护,清洁无污染,高速特性好等优点,在航空航天、飞轮发电等超高速领域具有独特优势。传统BSRM的转矩与悬浮力之间具有强耦合,非线性特点,严重制约了电机的高速性能,增加了控制难度,且难以在控制方法上实现二者解耦;由于结构限制,传统BSRM运行时存在悬浮力死区,电机的运行区间受限,控制的灵活性降低。为了改善上述问题,研究了一种具有解耦结构,可实现全位置悬浮的单绕组复合转子BSRM(Single-winding BSRM with Hybrid Rotor,HSBSRM)。首先对比介绍了传统12/8极BSRM与新型HSBSRM的本体结构及运行原理;在忽略漏磁、边缘磁通等条件下,基于虚位移法,推导了双相导通时的悬浮力模型,为HSBSRM的悬浮控制奠定基础;接着基于BSRM单双绕组等效控制思想,对数学模型进行了优化;针对HSBSRM的全位置角悬浮及自然解耦特性,提出了转矩波动更小、控制更加简单的最小电感平顶区空载控制策略;为实现转矩与悬浮力的解耦控制,提出了两种双相导通解耦控制策略,并针对转矩脉动、控制难度及悬浮精度等方面对两种解耦控制策略进行了对比分析;为了提升高速运行下转矩与悬浮力的可控性,提出了优化解耦控制方法;基于MATLAB/Simlink,搭建了HSBSRM的仿真模型,对上述控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了控制方法的有效性;然后根据HSBSRM样机的功率及控制要求,设计、制作了模块化的数字控制系统。详述了数字控制系统中各部分电路模块的作用及连接关系,对控制系统中重要电路的设计及器件选型进行了详细的说明;最后根据HSBSRM的控制策略,设计了DSP2812与CPLD的控制程序;加工了一台1.5kW的HSBSRM样机,基于上述的硬件平台与软件设计,进行了HSBSRM的对称励磁实验,空载及解耦运行的悬浮实验;对实验结果进行了详细的分析,实验结果验证了数学模型,控制策略,硬件平台及软件设计的正确性与有效性。