垂直轴磁悬浮风力发电机是将磁悬浮轴承和垂直轴风力发电机合为一体，具有启动风速低、噪声小、寿命长和风能利用率高等特点。目前，垂直轴风力发电机支承结构通常采用机械轴承，但风速低于3m/s时，风力发电机难以启动，严重制约垂直轴风力发电机向更低启动速度和更大风能利用率的方向发展。磁悬浮轴承与传统的机械轴承相比，无机械摩擦磨损，从根本上改变了传统的支承形式，特别适用风力发电、航空航天、生命科学等环境。用磁悬浮轴承来支承垂直轴磁悬浮风力发电机，提高垂直轴磁悬浮风力发电机的性能是国际新能源领域研究的一个前沿课题。与传统的径向四极、八极磁悬浮轴承相比，交流三极磁悬浮轴承采用三相功率逆变器给控制线圈提供励磁电流，由于三相逆变器质量轻、成本低，因此大大降低了控制系统的开发成本。混合磁悬浮轴承具有体积小、功耗低的优点，因此本文采用2个径向三极主动磁悬浮轴承和1个轴向混合磁轴承作为垂直轴磁悬浮风力发电机主轴系统的支承结构，围绕磁悬浮轴承的结构形式、数学模型、参数设计以及实验系统展开了基础理论和实验研究工作。本文主要研究工作内容如下:　　1、设计了一种垂直轴磁悬浮风力发电机，其上、下端径向支承结构均采用三极主动磁轴承，末端轴向支承采用混合磁轴承。阐述了主动磁轴承的工作原理，推导了该磁轴承的数学模型，并给出了主动磁轴承关键参数设计，用Matlab软件对磁轴承非线性进行了分析。　　2、阐述了垂直轴磁悬浮风力发电机中新型轴向混合磁轴承结构，介绍了其工作原理，建立悬浮力数学模型，并对该新型轴向混合磁轴承进行了参数设计和分析，通过Ansoft软件和磁轴承实验平台分别对该磁轴承进行了仿真分析和实验研究。　　3、根据磁轴承的工作原理及其设计要求，设计了以DSP2812为核心的磁轴承数字控制系统，完成了磁轴承控制系统的软硬件和软件模块设计，其中硬件部分包括DSP控制电路，径向功率驱动电路，位移/电流采样电路和故障保护电路;软件部分包括ADC采样处理程序，串口通信程序，电流跟踪型PWM波产生程序等。　　4、在上述磁轴承参数设计和悬浮力建模研究的基础上，设计了垂直轴磁悬浮风力发电机控制系统，并构建了垂直轴磁悬浮风力发电机数控试验平台。最后，借助磁轴承调试界面，完成了转子起浮、稳定悬浮和扰动试验，并对试验结果进行了分析，验证了试验样机和数字控制系统设计的正确性与合理性。