本文以绕线式转子无刷双馈电机为研究对象,目的在于：一是建立该种电机转子速dq0数学模型并在Matlab中仿真该种电机作为电动机时的单馈异步、直流同步、双馈亚同步以及双馈超同步运行特性；二是利用等效电路法和有限元分析对该种电机作为发电机使用时的发电特性进行仿真分析研究；三是利用有限元法对比分析了三种不同转子结构的无刷双馈发电机的发电特性。本文的主要工作包括以下几个方面的内容：首先,分析了绕线转子无刷双馈电机的运行原理,得到了电机稳定运行时转速表达式以及功率在两套绕组之间的分配规律和功率流向关系。并对电机的几种运行方式做了介绍。其次,给出了绕线转子无刷双馈电机定转子绕组电感以及它们之间互感参数计算,给出了定转子绕组电压和磁链的表达式,选取了合适的坐标变换矩阵,建立了该电机转子速dq0数学模型并在Matlab中对电机的几种运行方式进行了仿真计算。给出了目前常用的无刷双馈电机的每相等效电路,依此等效电路为基础并简化处理后分析了无刷双馈电机的转矩角特性,以及无功功率的调节特性。然后,对电机定转子绕组设计和定转子磁动势特点进行了详细的阐述,提出了一种基于齿谐波原理和正弦绕组而设计的转子双正弦结构的绕组,并分析了转子绕组谐波含量。采用等效电路法和有限元法分析了无刷双馈发电机在不同转速和不同负载下的运行特性,并对结果予以对比分析。接着,利用有限元法对比分析了功率绕组带相同负载情况下目前国内外三种不同转子结构的无刷双馈发电机的发电特性,并对仿真结果予以了分析。最后,以本文介绍的一台60kW无刷双馈电机为实验样机,测试了该电机功率绕组空载和功率绕组带不同负载下的发电电压、频率以及电压波形畸变率,并给出了功率绕组满载时,在不同转速下的功率绕组和控制绕组线电压、三相总有功功率和线电流变化曲线。