电机系统作为实现机电能量转换的关键部件,广泛应用于国民经济的各个领域,对于高性能高可靠性电机驱动系统的研究,已成为装备制造业高质量发展的关键。近年来,随着电力电子技术、自动控制技术的高速发展,现代电气传动已不再局限于传统的三相交流电机系统,在一些特殊的应用场合,电机驱动系统方面的技术革新不断涌现。相比于传统的三相交流电机系统,直流偏置型游标磁阻电机系统的相电流中除了交流电流分量外,还叠加了额外的直流偏置电流,这种新型电机系统具有成本低、可靠性高、制造工艺简单、散热良好、调速性能优异等特点,在航空起动/发电、矿用机械、汽车涡轮增压电机等环境恶劣且对可靠性和调速性能有着严格要求的应用场合拥有更好的竞争优势。本文以直流偏置型游标磁阻电机系统为研究对象,以高性能、高可靠性的应用需求为研究目标,对该系统的控制技术进行了深入研究。首先研究了直流偏置型游标磁阻电机系统控制的基础问题,包括系统结构、电机数学模型、基本运行原理、以及各电流分量的解耦控制,作为后续高性能、高可靠性控制策略的基础;随后,围绕直流偏置型游标磁阻电机系统额外的零轴电流分量,对各子空间电流分量在恒转矩区间和弱磁区间的最优分配的励磁与弱磁控制策略、具有零轴电流调节能力的直接转矩控制（Direct Torque Control,DTC）策略、以及开关器件开路故障的容错控制策略进行了较为全面的研究,旨在为直流偏置型游标磁阻电机系统的高性能高可靠性调速控制提供一套较为完整的技术方案。本文的主要研究内容包括以下几个部分:首先,介绍了本文的研究背景和意义,分别从电机本体、变流器拓扑、系统控制策略三方面,概述直流偏置型游标磁阻电机系统的国内外发展历史与研究现状,对现有的主要研究成果、存在的不足进了梳理和分析。针对直流偏置型游标磁阻电机系统对直流偏置电流和交流电流进行同步控制的需求,研究了同步旋转坐标系下的解耦控制,作为后续高性能、高可靠性控制策略的基础。首先,对直流偏置型游标磁阻电机考虑零轴分量的数学模型进行了构建,分析电机运行的基本原理;接着,进行了电流环优化设计,抑制电流波形的畸变;随后,介绍了基于零轴电流调节的调制策略,实现了各子空间电流分量的解耦控制;在此基础上,提出一种恒转矩区间的变直流/交流（DC/AC）电流比的电流分配策略,在电机过载状态下提高电机系统的转矩输出能力。针对直流偏置型游标磁阻电机系统宽速度范围调速运行的需求,研究直流偏置电流在弱磁区间的优化控制策略。首先建立了考虑零轴分量的电压、电流约束方程,作为直流偏置电流在弱磁区间优化控制的理论基础;随后,分析了传统二维电流分配的弱磁控制策略自由度有限的不足,提出了一种三维电流分配的弱磁控制策略,通过灵活改变电机绕组中的d轴、q轴、0轴电流间的分配关系,实现定子电流的三维平面控制,提升电机在弱磁区间的转矩输出能力;在此基础上,通过构建电感参数表表征电感非线性对最优电流分配的影响。提出的三维电流分配弱磁控制策略为优化电机性能,实现该电机系统的高性能调速控制提供了一条有效途径。针对直流偏置型游标磁阻电机系统开关器件数量多造成开关器件故障概率高,影响系统可靠性的问题,研究了开关器件开路故障情况下的容错控制策略。首先,分析了系统正常运行时开关器件电流应力的不对称特性,并分析了开关器件开路故障对系统运行的影响;接着,提出了一种基于直流偏置电流注入的容错控制策略,利用开绕组变流器功率器件的冗余特性,对故障状态的变流器拓扑进行重构,并对直流偏置电流进行优化分配,在故障状态下维持电机的转矩输出能力;进一步研究了容错控制模式下的脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,PWM）策略,降低了容错运行状态的电流纹波。提出的容错控制策略在不增加额外元器件的前提下,实现了电机系统在开关器件开路故障状态下的容错运行,进一步提升了系统的可靠性。针对直流偏置型游标磁阻电机系统实现转矩和磁链直接控制的目标,研究了具有零轴电流调节能力的直接转矩控制策略。首先,建立了三维空间下定子磁场定向的电机数学模型,并以查表法DTC策略为出发点,分析DTC的基本原理;接着,提出了一种具有零轴电流调节能力的空间矢量调制（Space Vector Modulation,SVM）-DTC策略,并对零轴电流相对于参考转矩和参考磁链的分布方式进行了优化;在此基础上,提出了一种简化的参考电压矢量分配方式,进一步减少了旋转坐标变换的过程。该策略为具有零轴电流调节需求的电机系统实现转矩和磁链的直接控制提供了技术方案,具有动态响应速度快、控制简单、鲁棒性较强的优点。最后,对本文取得的研究成果和创新点进行了总结,指出目前研究工作存在的局限性和不足,并对直流偏置型游标磁阻电机系统控制技术未来的发展趋势进行了展望。