寻求新型可再生的清洁能源,降低对于传统化石能源的依赖,实现第三次能源转换,是当前人类社会的迫切需求。由于风能储量丰富,容易被捕获、利用及转化为电能,风力发电技术已经成为当前应用最广泛、最成熟的新能源发电技术之一。随着近两年国家对风电消纳的改善,限电弃风率的降低,风力发电将得到更快的发展。风力发电机作为将风能转化为电能的装置,其性能将直接制约着风力发电系统的效率、容量和发电质量。随着风力发电机单机容量的增加,对发电机的性能提出了更高的要求。本论文提出了一种新型的永磁磁场调制式无刷双馈发电机,它取消了传统双馈发电机的电刷和滑环,提高了系统可靠性,同时又继承了双馈感应发电机与永磁同步发电机的某些优点,如功率密度高、采用部分功率变化器等,在大型风力发电机组中具有巨大的应用潜力。论文的主要研究内容包括以下几个方面:本论文首先对不同结构的磁场调制现象进行了机理分析,介绍了磁场调制理论,并运用磁场调制理论对目前涌现的新型电机的工作原理进行了阐述,丰富和完善传统的电机学理论,为新型电机的设计及优化研究提供理论依据。提出了永磁磁场调制式无刷双馈发电机的结构,实现了无刷双馈发电机的永磁化,分析了永磁磁场调制式无刷双馈发电机的工作原理和电磁特性,发现了功率绕组与控制绕组的三相不对称现象,揭示了其根源为三相磁路的径向不对称,提出了解决方案,实现了功率绕组与控制绕组的三相对称。分析了调磁环尺寸对发电机性能的影响,提出了永磁磁场调制式无刷双馈发电机的的设计优化方法,设计加工了一台样机,仿真分析了样机的电磁特性,测试了样机的电磁参数,与仿真结果相符。提出了两种发电机拓扑的改善方案,有效地提高了永磁体的利用率,进一步提高了永磁场调制式无刷双馈发电机的功率密度。建立了永磁磁场调制式无刷双馈风力发电系统的数学模型,提出了永磁磁场调制式无刷双馈发电机的控制策略,仿真验证了控制策略的正确性。最后搭建了样机的实验平台,进行了离网发电实验,实现了发电机的变速恒频运行。