在能源短缺、环境保护和气候变化等问题日益突出的背景下，开发清洁能源，建设智能电网，发展低碳经济，实现能源优化配置，成为了世界各国的共同选择。风电作为我国战略性新兴产业的重要地位不会改变。《2006－2020年国家中长期科学和技术发展规划纲要》明确提出要大力开展“可再生能源低成本规模化开发利用”，至2020年，风电装机达1.5亿千瓦。2013年3月19日，国家能源局公布新核准的“十二五”第三批风电项目计划，规模达2872万千瓦。风电高速发展的情况下存在小风机的机遇:(1)我国目前的风力发电机基本上都是大功率型，而小功率直驱型风力发电机还是一片待开发的区域；(2)在风能充足靠近城市的地方，不适宜安装大型风力发电机，却是小型风力发电机大展身手的地方；(3)各大型风力发电机之间的风能资源被浪费掉，而小型风力发电机正好可以作为补充；(4)高性能、高可靠性的小型风力发电机适合为边远地区的生活生产用电提供保障。本文研发12/8极结构开关磁阻发电机系统，探索相关参数(开通角、关断角、励磁电压、励磁电流)及功率变换器拓扑结构、控制方法与开关磁阻发电输出功率之间的关系；为提高发电机对风力机(用原动机模拟)变风速适应性，提出低速段变步长最大风能跟踪和高速段的恒功率控制，并在MATLAB/SINULINK仿真平台及实验样机上进行验证，验证控制策略的可行性和有效性。首先，在国家能源局和湖南省自科基金重点项目支持下，通过查阅国内外小功率风力发电和开关磁阻发电机相关文献，了解国内外开关磁阻发电机的发展现状与存在的问题，针对风力发电具体应用领域(如楼宇直流微网、通信电源等)，研发小功率低速直驱开关磁阻风力发电机。其次，总结6/4极、8/6极、12/10极、12/8极等几种常用开关磁阻发电机的结构特点，从低速小功率风力发电应用要求入手，选用适合于楼宇直流微网的12/8极开关磁阻发电机进行研究。通过分析开关磁阻电机的发电模式与动态电感非线性、开关损耗等之间的相互关系，对发电机进行线性/非线性控制；探讨开关磁阻发电机的几种工作模式(脉冲宽度调制、脉冲频率调制、电流斩波控制、角度位置控制等)，选择电流斩波控制+角度位置控制的工作模式,提高开关磁阻发电效率。第三，根据开关磁阻发电的动态电感非线性、磁链非线性和功率变换器非线性控制的实际情况，通过描述电压方程、磁链方程、运动方程、转矩方程，建立开关磁阻发电系统的非线性数学模型，在MATLAB/SIMULINK软件平台上构建仿真模型，进行分段控制实验：(1)在电流斩波控制方式下，实现低速段的最大风能捕获；(2)在角度位置控制方式下，实现高速段的恒功率控制，保护风轮机和发电机，分别对开关磁阻发电机的开环系统、电压闭环系统的建压过程、变负载过程及变转速过程进行仿真实验。第四，基于单片机控制技术和电力电子技术，开发设计了一套开关磁阻实验系统。硬件电路包括功率变换器、控制电路、位置检测电路、电流电压检测电路、电流斩波控制电路、保护电路的设计，软件编程包括主程序、转子相位锁定程序、开通关断角控制程序、检测和监控程序、数据处理程序的实现。最后，对所设计的开关磁阻发电机系统软硬件进行联调，进行相关参数(母线电流、母线电压、发电机输入扭矩、模拟风机转速等)测量，得到效率提高方法。将数据通过与理论和仿真的结果进行对比分析，进一步验证所提方案的合理性与实用性，为新型开关磁阻发电机研制提供参考，推动产业化进程。