磁通切换永磁电机（Flux Switching Permanent Magnet Motor）,简称FSPM电机,是一种定子永磁型同步电机。FSPM电机将永磁体嵌入到定子槽中,转子仅由硅钢片构成,使电机具备永磁同步电机和开关磁阻电机的特点,具有结构简单、体积小、散热能力强、功率密度高等优点,可用于中高速旋转、大转矩、对体积和温度有条件限制的场所,例如电动汽车、航空航天、机械臂等。本文以一台24/22极的三相FSPM电机为研究对象,介绍FSPM电机的研究背景、现状和应用前景。首先,通过Maxwell软件搭建FSPM电机有限元模型,研究电机内部结构,理解电机工作原理;根据FSPM电机反电动势特性,证明FSPM电机能使用转子永磁型同步电机的控制策略。接着,建立了基于abc三相坐标系、αβ坐标系和dq坐标系的FSPM电机电压方程、磁链方程和转矩方程。进一步,根据FSPM电机数学模型和电机永磁转矩和磁阻转矩的特点,分析di=0的矢量控制策略适用于三相FSPM电机速度控制系统;研究空间电压矢量调制（Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM）算法原理并在FSPM电机速度控制系统仿真和试验中应用。再次,研究比例-积分-微分（Proportion Integration Differentiation,PID）控制、基于指数趋近律和基于双幂次加变指数项趋近律的滑模变结构控制算法,基于以上算法设计了电机电流控制器和速度控制器。为缓解电机在dq坐标系下电压耦合对电机控制系统动态性能的影响,在电流控制器中添加前馈解耦算法,目的是提高FSPM电机控制系统中电机动态性能和转速稳态性能,搭建Maxwell-Simplorer-Simulink联合仿真模型验证FSPM电机速度控制系统的控制效果。最后,基于联合仿真中搭建的控制器,通过基于TMS320F28335芯片的开发板搭建FSPM电机矢量速度控制系统硬件和软件平台。在电机期望转速设置为250 rpm情况下进行空载试验,数据表明,基于双幂次加变指数项趋近律滑模变结构速度控制器的电机上升时间最短。PID速度控制器和基于指数趋近律的滑模变结构速度控制器实现系统转速绝对稳态误差分别控制在5.52 rpm和5.21 rpm;基于双幂次加变指数项趋近律的滑模变结构速度控制器转速稳态误差为5.04 rpm。在电机带负载且控制器参数不变情况下,基于双幂次加变指数项趋近律滑模速度控制器的电机上升时间最短,以上三种速度控制器转速绝对稳态误差分别为5.81 rpm、5.51 rpm、5.29 rpm。实验数据表明基于双幂次加变指数项趋近律速度控制器的FSPM电机速度控制系统具有更好的稳态误差和动态响应能力。