基于有机郎肯循环低温余热发电技术，用于回收地热、太阳能热、工业生产上的余热等多种形式的低品位热能来进行发电。我国余热资源丰富，如果余热能源得到充分应用将为社会节约大量资源，同时也减少污染。随着能源矛盾的日益突显，余热发电技术逐渐得到国内外学者的关注。本文重点分析透平机和永磁发电机工作特性，并通过设计的发电机电磁转矩的控制策略有效的实现发电机组的转速调节，来实现余热发电系统处于最优状态。搭建了低温余热发电系统的实验平台，实现了发电系统的稳定运行。本文主要研究内容如下：首先，分析低温余热发电系统的组成及其运行原理，涡旋膨胀机的工作特点和原理，选用有机工质R600a的物理特性和膨胀性能。针对ORC余热发电系统的特点，确立了实现低温余热发电调速系统控制策略。其次，为研究发电机组的特性，对原动机即涡旋膨胀机膨胀过程中的性能模型进行分析，探讨了涡旋膨胀机运行规律、工作效率以及影响涡旋机性能的各类因素。分析了涡旋膨胀机运行的参数对低温余热发电系统发电效率影响。再次，分析了永磁同步发电机数学模型和矢量控制基本理论。并结合低温余热发电系统和涡旋膨胀机自身效率特点，设计了基于矢量理论的永磁同步发电机电磁转矩的优化控制策略。以MATLAB/Simulink为平台，对PMSG电磁转矩矢量控制策略进行仿真验证。最后，经过实验得到相关数据。通过实验首先了解了入口工况和工质泵分别对系统的影响；然后在测试系统工况下，总结了发电机最大输出功率的转速控制目标值。通过控制永磁发电机电磁转矩来实现调速系统，使得在实际中热源变化的情况下，余热发电系统都能运行在该热力条件下的最优发电状态，测试效率稳定在7.4%。