无刷双馈电机(Brushless Doubly-Fed Machine,BDFM)取消了电刷和集电环,成为最有可能代替风力发电系统中双馈电机的新型电机;无源控制(Passivity-Based Control,PBC)具有独特的能量视角,是非线性控制中效果最突出的现代控制方法。本文将PBC引入无刷双馈风电系统(Brushless Doubly-Fed Wind Power System,BDFWPS),以端口受控耗散哈密顿(Port-Controlled Hamiltonian with Dissipation,PCHD)系统建模和能量成型控制(Energy-Shaping Control,ESC)为核心,从理论推导和仿真分析两方面,对BDFWPS中的PBC进行了深入探究。首先,根据BDFM的基本结构和运行原理,进一步探究了直接耦合理论中转子谐波的影响,并通过仿真和样机实验例证了结论的正确性;其次,通过建立静止三相和旋转两相动态数学模型,以同步速dq旋转坐标系模型推导了BDFM的功率解耦控制;第三,以无源性和PBC概念为基础,引入了ESC,重点分析了结构矩阵和耗散矩阵的物理意义和设计原则;第四,通过将BDFWPS进行机侧和网侧子系统划分,并进一步使用机械、电气、变换器和滤波电抗子系统反馈互联推得BDFWPS机侧和网侧PCHD模型;第五,分析了BDFWPS机侧和网侧的控制目标,设计了其对应的BDFWPS机侧和网侧ESC策略,并对其有效性和可控耗散值进行了仿真研究,仿真结果与传统PI控制进行了对比分析,结果验证了机侧和网侧ESC的有效性,且通过可控耗散值的调整可实现电网电压轻度跌落时的低电压穿越,与传统PI控制相比具有更好的鲁棒性,简化了PI参数的整定过程。本文从BDFM基础理论和控制出发,逐步引入非线性PBC,既为BDFWPS的控制提供了新的角度和思路,也拓展了PBC的应用场合,为风电系统非线性鲁棒控制奠定了基础,对发展高性能风电控制具有重要意义。