在风力发电、船舶轴带发电等变速恒频发电领域,采用直驱式同步电机(永磁或电励磁)加全容量变频器的方案成本较高、系统整体效率较低。采用绕线式转子感应电机(有刷双馈电机)加部分容量变频器的方案虽然可以解决上述问题,但电机转子上的滑环和电刷影响了系统的可靠性,后期维护成本较高。无刷双馈电机(BDFM)采用电网电源和变频电源同时馈电的方式,具有可调的功率因数、优良的四象限运行能力、可靠性高、且运行时并不要求变频器提供全功率,而只要求提供“转差功率”,这样使得变频器的容量小,大大降低了整个系统的成本。近年来,国内外学者对BDFM电机的结构、数学模型及控制策略进行了深入研究。本文在前人研究的成果上,基于变速恒频发电原理对齿谐波法设计的绕线式转子无刷双馈电机进行了以下研究工作:研究了无刷双馈电机的结构设计,对无刷双馈电机的基本原理及几种运行方式进行了分析,推导了无刷双馈发电机的数学模型及等效电路图。对无刷双馈电机的发电控制系统结构进行了研究,基于无刷双馈发电机的数学模型提出采用一种双闭环标量控制算法,在此基础上对标量控制算法进行改进,研究了一种在逆变器侧直接补偿负载无功电流的控制算法,从而提高了系统的动态响应性能,采取相位跟踪的方法实现并网控制。用Matlab/Simulink对控制算法进行仿真,验证了算法的可行性。设计了以TMS320F28335芯片为核心的无刷双馈电机控制电路系统。最后搭建了无刷双馈发电机控制系统的实验平台,对无刷双馈电机在变速、变负载及并网状态下进行发电实验,实验结果表明了无刷双馈发电机控制系统的可靠性。