随着人们对能源危机及环境污染的日益重视,风力发电在世界范围内得到了迅速发展。因此,发展适用于风力发电的特殊发电机越来越受到关注。无刷双馈发电机与其它发电机相比具有明显的优势,如变频装置容量小,能够降低系统的成本,且与有刷系统相比,取消了电刷和滑环,从而提高了系统的可靠性。所以,研究适合风力发电用的无刷双馈发电机,具有重要的理论意义和实用价值。本文首先分析了无刷双馈电机不同于普通交流异步电机的特殊结构,然后详细讨论了无刷双馈电机的基本运行原理,推导了无刷双馈电机的基本方程,建立了其等效电路,分析了电机在不同状态下的能量流动关系;其次,在传统交流电机的设计原理及设计原则指导下,根据无刷双馈发电机自身的设计特点,对一台功率为6kW,极对数为(3+1)对极的无刷双馈发电机进行了电磁设计,并使用电机设计软件验证了电机设计尺寸的合理性,然后根据绕组函数法,利用ANSOFT软件先建立了电机的物理模型,然后在瞬态场环境下求解了电机的电感参数;再次,针对发电机的运行特点,采用了发电机惯例,通过坐标变换推导了适合无刷双馈发电机运行的转子速dq轴模型,并利用MATLAB软件,仿真分析了无刷双馈发电机在异步、亚同步、超同步运行状态下的仿真曲线,进一步揭示了无刷双馈发电机的运行特性及发电原理,并验证了电机仿真模型及设计参数的准确性;最后,详细分析了一种适合于无刷双馈风力发电机的矢量控制方法来实现有功功率和无功功率的解耦控制,同时构建了无刷双馈风力发电系统的并网仿真模型,仿真结果验证了无刷双馈风力发电系统模型的正确性及功率绕组磁场定向矢量控制的有效性,这些结果都为进一步研究无刷双馈风力发电系统奠定了理论基础。