随着现代工业技术的不断发展,对电机系统的性能和可靠性要求也越来越高。与传统电机相比,开关磁阻电机是一种极具竞争力的电机,其转子上无绕组,不需要永磁材料,结构简单、坚固,具有效率高、可靠性好、起动转矩大、容错性能好等优点,是一种具有广阔工业应用前景的电机。有鉴于此,本文以提高开关磁阻电机系统性能和可靠性为研究目标,对其功率变换器结构、相电流采样与控制、变换器故障容错及电机振动抑制等关键理论和技术问题进行了深入分析和系统研究。在变换器结构方面,本文提出了一种新型功能集成式开关磁阻电机功率变换器,用于插电式混合动力汽车。在传统不对称半桥变换器的基础上,仅需两个额外功率开关管和续流二极管即可将电机系统中的电源部分有机结合起来,实现多电平模式和多种供电模式运行,并可在电机静止、电动运行和制动运行时对电池进行灵活充电。由于多电平模式的加入,有效地提升了电机的输出转矩和效率。变换器模块化的结构使系统更加紧凑,方便制造和替换,同时也提升了功率密度。这种新型的变换器结构同样适用于其它多相开关磁阻电机系统。在相电流采样方面,本文提出了一种基于母线电流采样的新型开关磁阻电机相电流重构技术,只需要一个电流传感器检测母线电流,就可重构各相电流。该方法在传统不对称半桥变换器结构的基础上,对电路的连接方式进行一个微小的改变,将具有相同占空比、频率和一定相位差的双高频脉冲,在两相励磁电流的重叠区间内,分别注入到各对应相的下管中,同时在注入脉冲的低电平区间内触发母线电流的两个A/D采样通道,结合各相开通、关断信息,即可重构开通区间内的各相电流,并用于电流斩波控制。高频脉冲与电流采样频率的同步确保了重构相电流的精度。由于注入脉冲的低电平时间非常短,重构过程不会造成电流波形的畸变。与传统电机系统相比,该采样方法大大减少了电流传感器的使用数量,同时也为开关磁阻电机系统提供了一种高可靠性的容错运行方法。在相电流重构技术的基础上,本文进一步提出基于母线电流采样的无位置传感器在线转子位置估算方法、基于一个电流传感器的直接转矩控制技术以及基于母线电流采样的故障诊断方法。为进一步提高开关磁阻电机系统的可靠性,本文提出了一种基于继电器网络的变换器容错拓扑,适用于变换器的多类型故障容错运行。该方法将单相逆变器作为故障容错拓扑,根据不同的故障工况,通过继电器网络连接到传统不对称半桥变换器,实现了多种故障工况的快速诊断与容错运行。容错拓扑可以快速屏蔽故障电路,并充分利用变换器健康部分,降低容错运行下的转矩波动,保持开关磁阻电机的平衡运行。容错拓扑具有极端故障容错能力和良好的普遍适用性。为降低开关磁阻电机的振动,本文研究了不同的斜极结构对定子轭部径向力的影响。设计、研制了传统开关磁阻电机、转子斜极开关磁阻电机、定子斜极开关磁阻电机、定转子同时斜极开关磁阻电机。对比了四种电机高速与低速运行时的振动、效率和输出转矩。研究表明,在开关磁阻电机的振动抑制方面,定子斜极更为有效。最后,本文搭建了各仿真模型与实验平台,通过仿真和实验验证了以上方法的正确性和有效性。