开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)D具有高效率、低成本、高起动转矩以及低起动电流和宽调速范围等优点,广泛地应用于工业现场。传统电机空载和满载时的功率因数相差很大,而开关磁阻电机在空载和满载条件下的功率因数均很高。当转速和负载转矩发生较大变化时,开关磁阻电机系统都能稳定在高水平运行,比较适合于具有交变负载特性的场合,运行效率较高,有利于节能。开关磁阻电机的双凸极结构和磁饱和特性使其无法获得精准的解析模型,脉冲式的供电方式也会带来明显的转矩脉动。针对开关磁阻电机的非线性特性、瞬时转矩脉动、交变负载下母线控制和控制器设计等问题,本文主要研究工作主要有以下几个方面:第一,应用矢量分析方法对抽油机的四连杆几何机构、运动形式进行了求解,建立了抽油机扭矩数学模型,分析了游梁式抽油机的周期性交变负载特性,为开关磁阻工作在交变负载时的瞬时转矩脉动抑制和节能研究以及转矩特性匹配研究提供基础。第二,针对基于转矩平衡位置的磁链测量方法仅能获得有限转子位置的磁链信息,难以实现对开关磁阻电机精确建模的问题,提出了一种基于模糊逻辑系统的方法来求解开关磁阻电机的精确磁链模型,同时保留了转矩平衡法简单易行的优点。所提出的方法根据开关磁阻电机的对称结构获得四个特定转子位置处的磁链特性,进行模糊集划分,从磁链样本中提取模糊规则,采用重心法求解开关磁阻电机整体的磁链特性。将该方法的磁链特性与转子钳制法测得的特性进行了比较,得出了良好的一致性。本文提出的基于模糊系统建立的开关磁阻电机数学模型具有较高精度,可以用于开关磁阻电机的结构设计、控制器的设计和算法验证等。第三,针对开关磁阻电机双凸极结构和脉冲式供电方式导致其特别是在交变负载场合运行时转矩脉动过大的问题,提出了一种基于转矩分配的预测直接瞬时转矩控制(Predictive Direct Instantaneous Torque control,PDITC)算法,该算法依据开关磁阻电机静态电磁特性,建立开关磁阻电机离散预测模型,采用转矩分配函数(Torque Sharing Function,TSF)将总转矩参考值分配至各相作为相转矩参考值,利用开关磁阻电机离散预测模型和各相当前时刻采样值,通过遍历相功率变换器所有可能开关状态,在线预测下一时刻相转矩值。通过性能指标评价函数,对转矩误差和功率变换器的开关次数进行综合评估,确定综合评估指标最小的开关状态输出至功率变换器。所提出的PDITC算法无需制定复杂的滞环规则,并且可以通过性能评价函数综合考虑多个性能指标。实验结果证明,所提出的PDITC策略能够有效的抑制转矩脉动,具有良好的稳态和动态性能,实现了高性能转矩控制。第四,针对交变负载场合的节能和减振的需求,提出了开关磁阻电机驱动系统变母线电压模型预测控制策略,在相同转矩、转速条件下选择最优的母线电压来改变相电流的波形,以最小化能量转换的相电流面积,并减小相电流的无效区域,提高效率降低损耗、减小振动。同时,达到开关磁阻电机与抽油机的载荷特性更好的匹配。为了满足母线电压的调节的准确和快速性,采用有限控制集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)的中点钳位型有源前端变流器(Neutral Point Clamped Active-Front-End Converters,NPC-AFEs)作为母线电压的可控变流器,提出优化的模型预测直接功率控制(Model Predictive Direct Power Control,MP-DPC)算法。该方法可以快速准确的获得所需母线电压值,能够满足开关磁阻电机变母线电压控制的要求。