双轴励磁发电机（以下简称:双励机）比普通同步发电机具有更高的稳定性,这不仅与其转子上有两套励磁绕组有关,而且也取决于一套能够充分发挥其运行性能的励磁控制系统。本文基于时步有限元法研究了双励机单轴、双轴等励磁方式下的电磁特性和静态稳定性;提出了双励机的功率跟踪励磁控制策略,建立了相应的励磁系统模型,并对励磁参数进行了优化。具体工作如下:（1）建立了能够充分考虑磁路饱和、磁场畸变及转子阻尼作用影响的双励机场-路耦合时步有限元模型,并通过10-kW动模机组的实验验证了该模型的准确性。（2）以一台300-MW双励机为例,研究了其在单、双轴励磁方式下的电磁特性,并与普通同步发电机进行了对比,得出双励机在双轴励磁方式下具有更好的电磁性能。进一步对双励机的静态稳定性进行了研究,得出双轴励磁方式下其静态稳定极限可从90°提升到360°。（3）提出了能够提升双励机动态稳定性的功率跟踪励磁控制策略,建立了相应的励磁系统模型。对比了双励机的开环和闭环阻尼特性,得出功率跟踪励磁控制可以提高双励机的总阻尼。将励磁系统模型与时步有限元模型相结合,研究了双励机大、小扰动下的动态特性,与传统双通道励磁控制系统相比采用功率跟踪励磁控制后双励机的振荡幅值及振荡时间更小。（4）在充分考虑了转子阻尼系统对双励机动态过程的影响的情况下,对双励机动态过程中各励磁参数的灵敏度进行了分析,揭示了励磁参数随功率偏差及其偏差变化率的变化规律,并以此建立了模糊控制规则,采用模糊控制法对双励机各励磁参数进行了优化,优化后的励磁参数可有效减小双励机动态过程中的振荡幅值及振荡时间。