本文综述了三绕组单相电容电动机的发展历史、三相异步电动机在单相电源上运行的实现途径、以往三绕组单相电容电动机研究的目的和方法及研究现状；以三相异步电动机的瞬态数学模型为理论基础,结合对称分量法,全面、深入地研究了Smith单相电动机的稳态性能和瞬态性能。本文研究的主要内容有：Smith单相电动机稳态性能分析。根据三相感应电动机的等效电路,利用对称分量法,建立了Smith单相电动机稳态分析的数学模型,推导出最佳移相电容的计算公式,通过具体实例对Smith单相电动机的稳态性能进行了全面的分析计算及仿真研究。Smith单相电动机起动过程的瞬态分析。建立了Smith单相电动机在静止坐标系下的状态方程,便于计算机编程求解,其建模方法适合于任何接线方式的三绕组单相电容异步电动机,不仅如此,其建模思想还适合于三绕组单相电容同步电动机(包括磁阻同步电动机和永磁同步电动机)。通过对Smith单相电动机单值电容起动的实测波形和仿真波形的比较,验证了所建立的数学模型的正确性。提出了Smith单相电动机的一种新的起动方法,并且进行了仿真计算和实测验证,对仿真及实验结果进行了比较分析,从理论和实践上验证了这种起动方法的可行性。为了达到三相异步电动机的运行性能而又不增加投资成本,对专门设计的220V单相电源供电的Smith单相电动机的运行性能进行了仿真研究。Smith单相电动机制动过程的瞬态分析。提出了几种Smith单相电动机直流、交流制动的接线方法；建立了对应不同的接线方法的Smith单相电动机静止坐标系下的电气制动混合磁链形式的数学模型。根据三相异步电动机的稳态等效电路及对称分量法,推导出交流电气制动中移相电容及电容电气制动的制动电容的容量计算公式。对Smith单相电动机的三种制动(直流、交流、电容制动)的瞬态过程进行了仿真研究,分析和比较了仿真结果,得到了具有很强实用价值的结论。Smith单相电动机故障运行过程的瞬态分析。推导出了Smith单相电动机在四种故障状态(定子绕组开路、短路和电容器开路、短路故障)下的定子绕组端电压约束条件；建立了能适应四种故障状态的数学模型。对Smith单相电动机在四种故障状态下的运行情况进行了仿真和实验研究,分析和比较了仿真及实验结果。从而验证了本文建立的数学模型的正确性。Smith单相电动机控制方法及模糊控制技术在Smith单相电动机中的应用研究。Smith单相电动机的调速与控制,是指应用电力电子技术对电机的转速进行调节以及对电机的运行性能进行控制。这方面的研究尚属空白,本论文第5章对其进行了初步探索,研究了斩波控制的单相交流调压器、单相矩阵变换器以及单相逆变器分别对Smith单相电动机供电时,Smith单相电动机的转速调节及运行性能控制方法。通过实例进行了仿真研究,仿真结果与理论分析相符。提出了参数自调节模糊-PID控制方法并将其应用于SPWM逆变器-Smith单相电动机系统中,同时通过实例进行了仿真研究。Smith单相电动机设计及其在水泵供水中的应用。专门设计了一台线电压为220V的Smith单相电动机,比较了所设计的Smith单相电动机与普通单相电动机的性能,将所设计的Smith单相电动机用于水泵供水系统中,运行状况良好,验证了Smith单相电动机的高效性、可靠性。