电磁轴承的出现，避免了高速重载转子的支承系统在使用传统接触式轴承时易磨损、寿命短、具有摩擦损耗和需要油脂润滑的缺点，为飞轮储能技术的实现提供技术支撑。但是，电磁轴承的开发应用，尚未形成成熟的指标体系作为工业标准，支承特性指标尚在探索与形成过程，缺乏类似的工程实例作参考。本文的主要工作是：以600Wh储能飞轮试验样机开发为应用对象，分析电磁轴承结构参数和控制参数对电磁轴承承载力的影响，结合样机转子系统模型，研究电磁轴承的支承特性，对电磁轴承的结构设计、控制系统开发和样机的优化提供设计依据。首先建立电磁轴承电磁力数学模型，分析电磁轴承电磁力与结构参数和控制电流之间的函数关系，说明电磁轴承具有刚度和阻尼可调节的非线性特征的形成原因。以减小电磁力模型中非线性因素为目标，分析结构参数对电磁力的影响，找到最利于实现电磁力线性化控制的最优范围，并对结构参数提出设计范围使其能实现电磁力的线性化控制。其次基于PID控制策略建立单自由度电磁轴承闭环控制系统模型，利用劳斯判据对控制系统的稳定性要求，得到控制参数的取值范围。通过分析不同控制参数下的等效刚度和等效阻尼，寻找控制参数对电磁轴承支承性能的影响规律。基于认识的规律，结合最优线性控制范围对控制参数的要求，确定电磁轴承PID控制器的控制参数。并在MATLAB/Simulink下建立差动控制模式的单自由度电磁轴承控制模型，得到电磁轴承在输入位移偏差时的响应特性，验证控制参数影响支承特性规律的正确性。最后结合600Wh储能飞轮转子-支承系统的数学模型，利用MATLAB计算不同参数下的转子涡动频率，得到转子系统的坎贝尔图，分析改变控制器参数对转子系统涡动频率的影响，为样机工作转速的设定和转子启动加速减速提出规避区域。并根据分析所得的结论对转子系统支承位置、转子系统赤道转动惯量和极转动惯量比值提出意见，为储能飞轮样机支承系统的改进提供参考依据。