双机械端口电机是一种新型的电机，具有两个机械端口和两个电气端口，可以实现电力无级调速，应用于混合动力电动汽车取代行星齿轮混合动力系统，实现机械能量和电能的转换和传递。与行星齿轮混合动力系统相比还有结构简单，加工工艺方便等特点，因此成为电动汽车驱动领域研究中的一个热点。目前世界范围内相关的研究尚处于起步阶段，但近一两年来双机械端口电机已得到研究机构越来越多的关注。本论文在双机械端口电机的理论、应用和实验等方面进行了研究，主要工作总结如下： 以绕组函数为基础，推导了双机械端口电机的电感矩阵；从机电能量转换的角度出发，分别推导了两个机械端口的转矩公式；首次建立了绕组正弦的异步/异步型，统一磁场和非统一磁场的永磁/永磁型双机械端口电机的理想化数学模型，分析了统一磁场双机械端口电机的结构、材料对电机参数的影响。从数学模型、电机的制造与控制方面，对异步/异步型、统一磁场和非统一磁场型双机械端口电机进行了比较。 在对双机械端口电机数学模型分析的基础上，指出双机械端口电机控制的本质是一个四阶多输入多输出耦合系统的控制问题；提出了电磁解耦的控制策略和机械解耦的控制策略，并构造了李雅普诺夫函数，证明其稳定性。同时对上述控制策略的稳定性进行了仿真，验证了其有效性。 分析了双机械端口电机组成的混合动力系统的工作原理和工作模式；并在此基础上进行了双机械端口电机在混合动力汽车中的控制策略研究；建立了装载双机械端口电机的混合动力电动汽车系统仿真模型，分别对不同的工况进行了仿真，对其工作原理及其控制策略进行验证；从汽车的需求出发，在对仿真结果统计的基础上，提出了该双机械端口电机两个机械端口外特性的匹配设计方法和原则。以一款混合动力SUV车为例，进行了双机械端口电机的匹配设计。 对统一磁场双机械端口电机和非统一磁场双机械端口电机样机进行了参数测量，总结出双机械端口电机参数测量方法，可以准确的提取出参数模型和解耦控制中所需的电机参数；总结出影响双机械端口电机参数的主要因素，验证了有限元分析的结果；对两台不同磁场方案的样机进行了性能比较，结果验证了理论分析。 搭建了双机械端口电机的实验平台，开发了双机械端口电机系统的全数字控制算法，对样机进行了实验；实验验证了双机械端口电机的数学模型的正确性以及所研究控制算法的有效性。