在能源资源稀缺与环境污染日益严重的今天，风能具有蕴量巨大、没有污染、分布广泛、可以再生四大优点，受到越来越多的学者的亲睐，人们利用风能发电也从最开始的恒速恒频发展为现在的变速恒频。本文以开关磁阻发电机这一新型的风力发电机为研究对象，围绕低速直驱状态下发电系统的输出特性进行研究，采用多学科交叉的研究与分析方法，系统地分析了发电机设计、优化以及系统发电效率的问题，为提高开关磁阻发电系统输出功率奠定理论基础。　　本文的主要研究工作如下：　　（1）研究了开关磁阻发电机的几何结构，分析了发电机内部电磁场。针对开关磁阻电动机直接用作发电机将导致绕组电能不能充分转移，导致效率偏低的问题，分析了开关磁阻发电机内部复杂的非线性磁路关系，基于MathCAD15对开关磁阻发电机进行电磁计算（包括几何尺寸、对齐位置和不对齐位置的磁路、电流和电磁转矩关系、绕组设计和参数分析），编写了发电机优化程序，并通过对开关磁阻发电机几何尺寸的修改，使得在约束条件内发电机性能得到优化。　　（2）基于Ansoft14进行了开关磁阻发电机内部电磁场有限元分析，研究了开关磁阻发电机噪声的成因，分析了发电机径向力，推导了矢量磁势虚位移法对电磁力的计算公式，计算出了非线性模式下的气隙磁场和径向力，为抑制发电机的振动和噪声提供了设计思路和解决方案。　　（3）基于MATLAB/SIMULINK建立了风力机模型，利用电流二维插值法建立了开关磁阻发电机的非线性模型，分析了风力机的功率特性和最大风能跟踪的几种常规控制方法，提出了逻辑变步长爬山搜索法实现最大风能跟踪的方法；分析了开关磁阻发电机几种常规的功率变换器，搭建了变发电电压的电容储能式功率变换器模型，采用发电电压模糊控制的方法提高了发电效率；搭建了低速直驱开关磁阻风力发电系统非线性数学模型，仿真结果证明了该系统的可行性。　　本文的研究工作受湖南省自科基金湘潭联合基金重点项目（11JJ8004）、湖南省教育厅项目（11C1201）和湘潭大学自然科学研究项目（08XZX25）资助。