日益严峻的环境问题与能源问题使分布式发电成为现代电力系统发展的重要推力,并将成为未来电网的重要组成部分。在各国政策的引导下,分布式发电系统迎来了迅猛的发展。作为分布式发电系统的重要组成部分,小型风力发电系统受益于国家政策的推动,迎来了良好的发展契机。开关磁阻发电机(switched reluctance generator,简称SRG)具有运行转速范围宽、发电效率高、容错性能好、可靠性高及生产制造成本低等优点,适合应用于在恶劣环境下运行的分布式风力发电系统。然而与广泛使用的永磁同步电机相比,SRG功率密度与发电效率仍然较低,限制了市场的应用推广。本文以拓宽SRG最大发电功率范围及提高发电效率为目的,对SRG控制参数分析优化、相电流调制及功率变换器设计等关键问题进行了研究与讨论。在控制参数分析优化方面,本文分析了母线电压对低压小功率SRG系统性能的影响,提出通过优化SRG励磁与去磁电压的方法,优化励磁电流与去磁电流轨迹,进而提升SRG发电功率与发电效率。针对未知几何参数的开关磁阻电机最大输出功率优化问题,本文首先利用关键位置磁链信息,重构了电机解析模型。接着提出了一种适用于系统全部运行范围的相电流调制策略。结合重构的电机解析模型,提出的相电流调制策略能够降低基速以下电机控制参数维度。最后利用微分演化算法对控制参数进行优化,求取电机最大发电功率范围。针对未知模型的SRG发电效率优化问题,本文提出了一种SRG双环控制策略,以最优发电效率为目标,在线优化电机控制参数。当电机达到目标功率时,效率观测器依据相电压与相电流实时估算当前控制参数下系统发电效率,并利用爬山搜索法优化在该发电功率点下系统发电效率。为加快SRG在线效率优化过程,本文提出通过优化SRG平均转矩与相电流有效值之比(average-torque ampere ratio,简称ATAR),实现对SRG发电效率的优化。首先本文利用有限元分析法,依据电机几何结构,分析了SRG转矩特性,提出了使ATAR最大的SRG相电流调制规则。依据电机转矩数据,利用三次多项式重构SRG转矩模型,得出了用于在线参考电流计算的解析模型。为克服在励磁阶段SRG相电流响应较慢的问题,提出了依据实际系统相电流轨迹与理想系统相电流轨迹的控制角度在线调制策略。通过在线调制电机控制角度,系统发电功率与发电效率均保持在较高水平。实验与仿真结果表明该相电流调制策略能有效提高SRG发电效率并缩短在线角度优化过程,加快系统动态响应。为改善SRG相电流响应,加速SRG励磁与去磁过程,本文提出了在三相不对称半桥功率变换器前级增加由一个功率开关管与两个功率二极管构成的前级电路,构成新的集成结构功率变换器。该变换器在保证输出电压为额定值的同时,可通过提高SRG励磁电压与去磁电压,改善系统发电性能。通过调节前级电路中开关管占空比,可控制励磁电容充电电流,进而直接控制励磁电容电压。为提高输出电能质量,本文针对前级电路提出了基于功率流的升压电容电压控制策略。该电压控制策略通过分配前级电路中励磁电容充电电流,能够有效地减少系统输出电压纹波。实验与仿真结果表明,增加的前级电路能够有效地提高SRG励磁与去磁电压,加快SRG励磁与去磁过程、提升系统发电效率、增大系统最大发电范围。为改善在低压SRG系统中三相不对称半桥变换器电能变换效率,本文对用于驱动SRG的不对称半桥变换器进行了简化。简化后的拓扑包含用于电机控制的SRG变换器与用于功率流调节的前级变换器。该变换器用于驱动m相SRG时,仅需m+2个功率开关管与m个功率二极管,减小了功率变换器中电力电子器件数量。由于低压SRG系统中主要损耗为续流二极管通态损耗,该简化后的变换器通过降低流经变换器电力电子器件电流有效值,降低变换器损耗,提高系统效率。在该变换器中,通过控制前级变换器中能量流动,能够使蓄电池组与SRG有机结合,方便地为负载提供多种供电模式。得益于前级变换器的快速响应能力,该变换器能够快速调节输出电压:当负载变化时能够迅速恢复输出电容电压,当转速波动时能维持输出电容电压稳定。实验结果表明,该变换器具有较高的电能变换效率与快速的输出电压响应,适宜应用在低压离网SRG风力发电系统中。