双定子混合励磁同步风力发电机(DSHESG)是一种综合双定子发电机和混合励磁同步发电机优点的新型同步风力发电机。双定子结构的引入，可以有效地提高发电机的功率密度；而混合励磁的励磁方式，则使发电机不仅具有永磁电机的诸多优点，又具有电机磁场调节灵活的特点。因此DSHESG电机在变速恒压风力发电领域具有广阔的应用前景。 为提高低速风力发电机的功率密度和降低输出电压的控制复杂程度，在广泛研究国内外风力发电系统及永磁风力发电机拓扑结构的基础上，本文创新性地提出了一种风力发电用DSHESG电机，对该电机的分析理论、设计方法、电磁特性、数学模型以及励磁闭环控制系统仿真等进行了较为全面深入的研究，试制了样机，开发了基于DSP的DSHESG电机数字化励磁控制系统，并搭建了试验平台，进行了比较系统的试验研究。主要研究工作和成果如下： 阐述了国内外风力发电研究现状，分析了现有风力发电系统及直驱式永磁风力发电机的拓扑结构；概述了混合励磁同步发电机和双定子电机的分类及研究现状；结合风力发电等低速发电场合的运行特点，提出了一种综合混合励磁同步发电机和双定子电机优点的风力发电用新型DSHESG电机。 研究了DSHESG电机的电磁设计理论与方法。给出了电机设计的一般化尺寸方程，分析了电机内外定子功率分配与电机设计尺寸参数之间的关系，探讨了提高电机调磁能力的电励磁绕组设计方法；利用有限元方法分析了电机主要结构参数对电机性能的影响规律，为此类电机初步方案的确定和优化设计奠定了坚实的理论基础；据此，给出了一台8极内定子9槽外定子27槽样机的设计方案，并试制了电机样机。 基于三维有限元方法建立了DSHESG电机的有限元分析结构模型，结合样机试验对电机电磁特性进行了较为全面深入的研究。具体包括绕组磁链、绕组感应电动势、绕组电感、齿槽转矩等特性；提出了一种基于单转子永磁体解析分析齿槽转矩的新方法，基于此，探讨了通过改变两定子间的相对位置角削弱具有双定子结构电机齿槽转矩的有效方法，并具体分析了DSHESG电机的齿槽转矩变化规律；样机实测结果验证了理论分析的正确性，从而为电机的性能分析、设计及运行控制等奠定了理论基础。 双定子对应相绕组相轴间不同的相对位置对DSHESG电机功率密度有较大影响，而当两相轴位置重合时功率密度最大，为此推导了定子绕组相轴位置与电机设计参数之间的解析表达式，可快速准确计算绕组相轴位置；槽导体电动势星形图、有限元方法及实验验证了解析分析的正确性，为合理地设计安装DSHESG电机的双定子提供了理论依据。 建立了DSHESG电机的数学模型，主要包括磁链方程、电压平衡方程、功率平衡方程及机械运动方程等；基于MATLAB建立了模块化、功能化的电机本体及励磁控制系统仿真模型，为实现电机恒压发电控制及最大风能捕获提供了良好的仿真平台；深入研究了不同控制算法对电机动态性能的影响规律。 构建了基于TI公司定点DSP芯片TMS320F2812的DSHESG电机数字化励磁控制系统，制作了硬件电路，分析并设计了软件总体设计方案，编写了励磁控制程序代码，为验证电机励磁控制系统的仿真分析提供了完善的试验条件。 搭建了DSHESG电机的试验系统，开展了较为详细的试验研究。发电试验包括测试内外定予感应电动势、空载特性、外特性、调节特性等内容，获得了电机的综合性能特征；进行了DSHESG电机励磁开环和闭环恒压控制系统的试验研究，将积分分离PI控制算法应用于控制系统中获得了比采用常规PI控制算法更好的稳态和动态性能，验证了仿真分析的正确性。