无刷双馈电机是在串级电机基础上发展起来的一种兼具异同步电机特点的新型交流调速电机，具有结构简单牢固、功率因数可调、转差功率可回馈使用、调速控制装置容量小、运行模式灵活等特点，在变频调速和变速恒频发电领域具有重大实际应用价值。 研究分析了无刷双馈电机的磁场调制工作原理、运行方式、以及不同运行方式下的功率流向。利用Matlab/Simulink软件建立了电机开环运行的仿真模型，并对电机进行了开环实验，验证了电机开环运行时的特征。 研究了无刷双馈电机的直接转矩控制策略，构建了基于u-i磁链模型的直接转矩控制系统仿真模型，给出了不同场合下的磁链、转速和转矩波形，验证了无刷双馈电机直接转矩控制的良好调速性能。针对系统在低速时的运行性能较差，且定子参数变化会引起电机特性不稳定，基于模型参考自适应控制策略设计了一种新型的磁链、速度自适应观测器，构建了无速度传感器无刷双馈电机直接转矩控制系统。采用波波夫超稳定性理论确定速度自适应律，建立了系统的仿真模型。仿真结果表明，所提出的磁链、速度自适应观测器可实现定子磁链、速度的精确辨识，磁链轨迹可保持容差范围内的圆形，有效减少无刷双馈电机定子电阻变化对系统运行特性的影响，提高了系统的稳定性和鲁棒性。 应用无源性控制理论从能量角度研究了无刷双馈电机控制系统。建立了无刷双馈电机的欧拉方程，并将其分解为电气和机械两个无源子系统的反馈并联，以此说明在设计控制器时只需考虑电气子系统，从而简化了控制算法。设计了电机的转矩和转速控制器。在此基础上，考虑电机功率及控制绕组电阻在运行中可能发生变化，设计自适应控制器以提高系统的鲁棒性。仿真结果表明此控制策略能快速地跟踪速度给定，动静态响应能力较好，且具有全局稳定、系统鲁棒性好的特点。