无刷双馈发电机(BDFG)因其具有结构简单、功率因数可调、变频器容量小等优点而备受关注。本文以无刷双馈发电机在柴油发电机组中的应用为背景,分别对无刷双馈发电机和永磁同步发电机(PMSG)的柴油发电系统运行特性进行了仿真研究,论证了无刷双馈柴油发电系统在宽转速范围内可以输出高质量的电能,并通过和同等条件下基于永磁同步电机的柴油发电系统油耗量进行对比,验证了无刷双馈高效柴油发电系统的节油性能。最后,建立了无刷双馈柴油发电系统实验平台,测得在不同转速下的耗油量和发电系统特性,对比验证了无刷双馈柴油发电系统的高效性和稳定性。论文首先论述了柴油发动机和无刷双馈发电机的研究背景、意义及国内外研究现状,并梳理了无刷双馈电机的本体和控制策略的发展趋势和应用前景。在无刷双馈电机的基本结构和工作原理的基础上,提出了无刷双馈电机和柴油发动机的数学模型和基于无刷双馈电机的柴油机组独立发电运行控制算法。其次,建立了无刷双馈高效柴油发电控制系统仿真模型。对无刷双馈发电机控制系统逆变单元采用电流矢量解耦控制策略,实现了电压、电流双闭环的矢量控制算法。在此基础上,对无刷双馈电机的控制系统进行了仿真,详细分析了无刷双馈电机的稳态特性、动态特性以及负载响应。测量了无刷双馈柴油发电系统在不同转速下的油耗,并和相同条件下基于永磁同步电机的柴油发电系统的油耗特性进行了对比,仿真结果验证了在负载变化的情况下,无刷双馈柴油发电系统可以有效提高柴油利用率,使柴油充分燃烧,实现高效输出。最后,对无刷双馈柴油发电系统进行了硬件设计,并搭建了无刷双馈高效柴油发电系统实验平台。通过对发电系统进行空载和带载分析,验证了发电系统的快速响应性和负载变化时电压稳定性。通过测定柴油发动机在不同转速下的油耗,验证了无刷双馈发电机的高效性和节油性,实验结果对仿真设计进行了有效的佐证。