同步磁阻电机(SynRM)是一种结构简单,高效可靠且具有磁阻性质的同步电机。由于其转子上无绕组,与同等级的异步电机相比,具有更高的运行效率;而相对于永磁同步电机而言,转子上没有永磁体,不必考虑因去磁作用过大造成永磁体的不可逆退磁,因此同步磁阻电机具有更强的弱磁扩速能力。从效率优化和弱磁扩速角度出发研究同步磁阻电机的最优控制方案,对提升其在驱动领域的应用有十分重要的意义。本文首先对同步磁阻电机的结构特点、运行原理以及四种传统的矢量控制策略进行分析,这四种控制策略是在线性模型中推导的最优控制方案,忽略了磁路饱和的影响,从而影响控制性能。为此,本文采用有限元仿真软件对冲片叠压式转子结构的同步磁阻电机进行磁场分析,得到其电感与电流的非线性关系以及考虑磁路饱和的转矩特性,建立了考虑磁路饱和的数学模型,并得到最优定子电流随转矩变化的运行轨迹,以实现同步磁阻电机最大转矩电流比(MTPA)控制;同时对于传统电流环相互耦合的问题,提出磁路饱和补偿的电流环设计,以提高其动静态性能。其次,为了进一步提升同步磁阻电机速度运行范围,本文分析了同步磁阻电机在最大电压与最大电流限制下的稳定运行范围,以电机在调速过程中能够输出最大转矩为控制目标,推导出电机在恒转矩区、弱磁Ⅰ区与弱磁Ⅱ区的电流优化分配原则;并将弱磁与效率优化相结合,以电机在负载变化过程中输入电流最小为目标,确定电机效率最优运行点。在此基础上本文设计了单电压闭环反馈弱磁控制系统,以实现最优电流轨迹的平滑运行。最后,通过Matlab/Simulink仿真验证了本文所研究的控制系统的性能。采用TI公司的TMS320F2812作为控制核心,设计了控制系统的硬件电路,编写控制程序并完成了系统的调试工作。样机实验系统进行了考虑磁路饱和的MTPA控制与恒45°电流角控制的稳态输出特性的测试比较、全速范围最大负载能力、负载突变与转速突变等实验,验证了本文提出的控制方法的有效性。