高速磁悬浮开关磁阻电机(BSRM)是磁轴承和开关磁阻电机相结合的产物,具有简单耐用、性能可靠、高功率密度、高容错性等优点,能够很好地适应高速、重载等各种恶劣环境,在飞轮储能系统、多电/全电飞机、分布式发电系统、不间断电源(UPS)、电动/混合动力驱动等应用领域有着十分广阔的前景。BSRM运行控制包含悬浮控制和旋转控制两个组成部分,而稳定悬浮和可靠旋转的前提在于转子位移和位置的实时高精度检测。获得转子位置信号的传统方式是在电机上安装位置传感器,但位置传感器的存在不仅降低了BSRM结构简单的优势,而且限制了电机固有高速性能的发挥。因此,探索新型的无位置传感器技术是BSRM目前研究的重要方向,意义重大。本文以12/8三相单绕组磁悬浮开关磁阻电机(SWBSRM)作为研究对象,对电机数学模型构建,无位置传感器径向位移自检测,电机无位置传感器运行控制和高速数字系统设计等方面进行了研究。具体研究工作和相关成果如下:(1)分析了12/8极SWBSRM的结构和工作原理,基于等效磁路法和虚位移法推导了电感矩阵和磁链方程,给出了电机转矩和径向悬浮力的数学模型,并利用Ansoft Maxwell 2D软件验证了所构建模型的准确性,为建立基于相关向量机的转子径向位移模型奠定基础。(2)引入相关向量机(RVM),并采用差分进化(DE)算法对RVM组合核函数参数进行了优化,推导基于改进RVM的单绕组BSRM转子位置模型。通过自检测系统中检测信号与位移信号的对比验证基于改进RVM无位移传感器自检测方法的可行性。(3)设计基于悬浮系统的鲁棒PID控制器,并基于电流等效法提出了电机电流的控制算法,研究了SWBSRM无位置传感器运行控制系统,并通过Matlab/simulink进行仿真验证。仿真结果表明,所提出的控制策略对电机无位置传感器运行有很好的控制效果,且系统响应速度较快。(4)采用DSP为主控制器,结合FPGA系统集成度高,灵活可靠的优点,构建12/8极SWBSRM高速数字系统;并设计了功率变换电路、电流电压检测电路和转子位置检测电路等硬件模块,为接下来进一步实验做好了准备。