惯容器作为一种双端质量元件,其在运动系统中可以提供远大于自身质量的“虚拟质量”;机电惯容器作为一种新型惯容器,与传统机械惯容器相比,具有惯质/质量比大、结构简单、利于小型化等优点,因而在土木结构振动控制、车辆运行稳定控制等领域具有广阔的应用前景。本文利用转矩分解方法,进一步阐明“机电惯容器”的作用机理,并提出工程应用中最大“允许惯质”的理论计算方法;进而给出了一种永磁同步电机式机电惯容器的新方案。与传统基于直流电机的机电惯容器相比,其具有功率密度高和便于小型化、模块化等优点。为使所提出的永磁同步电机式机电惯容器能够实现高质量的半主动控制,本文设计了一套与之相适应的电力电子变流器及其矢量控制算法;仿真实验和实物实验结果表明:本文提出的永磁同步电机式机电惯容器惯质/质量比可达到15倍以上,且惯质可在大范围内连续可调,能有效提升土木结构振动控制效果。为使惯容器在更宽的振动频带上达到更好的振动控制效果,本文以动力吸振器的“谐振点理论”为基础,给出了可调谐惯机电惯容器惯质与外界振动频率的最佳适配关系。为满足土木结构半主动控制系统稳定性要求（固有稳定性）,基于能量耗散方程设计了永磁同步电机式机电惯容器惯质变化的切换率;为验证控制率、切换率以及频率估计算法的有效性,本文在单自由度框架土木结构模型上进行了振动控制仿真实验。仿真实验结果表明:本文所提出的机电惯容器可以有效抑制单自由度框架结构的风振;同时,相较于传统惯质固定的惯容器,永磁同步电机式机电惯容器在整个风振频带上表现出更为优异的减振性能。在MATLAB/Simulink环境下搭建了5层框架土木结构的数字模型,采用基于永磁同步电机式机电惯容器的半主动减振控制装置配合以神经网络步进寻优算法进行了“5层框架土木结构”振动控制仿真实验,实验结果表明:在传统惯质固定惯容器的基础上,本文提出的永磁同步电机式可调谐机电惯容器最高能使多层土木结构振动控制效果提升40%以上。因此,其在土木结构振动控制领域具有广阔的应用前景。