无刷双馈电机(Brushless doubly-fed Machine,简称BDFM)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,以结构简单坚固、功率因数可调、调速特性好、变频器容量小、运行模式灵活等特点,可应用于变频调速和变速恒频发电领域。研究分析了BDFM的结构特点和工作原理,在MATLAB/Simulink平台上建立了BDFM的仿真模型,并且对其单馈、双馈同步、双馈亚同步和双馈超同步运行模式的开环特性进行仿真分析。分析了非线性系统的耗散性和无源性,通过引入Euler-Lagrange(EL)方程,研究了EL系统的耗散性与无源性。利用无源性控制理论,根据已验证过的定理与方法,给出无源性控制器的设计方法。针对感应电机存在参数时变性、非线性耦合变量和转子电流不易测量等问题,从能量角度分析了感应电机定子电流-转子磁链动态方程,建立感应电动机的EL模型。基于无源性控制方法,以定子电流为状态变量,提出不需要转子电流观测器的改进控制算法,设计了感应电动机的双闭环无源性控制器。从仿真结果可以得出,无源性控制器鲁棒性好,系统易于实现,而且验证了无源性控制策略可行性和有效性。推导出BDFM的αβ两相静止模型,根据EL方程建立电机的反馈互联无源模型。分解无刷双馈发电机系统——电气子系统和机械子系统,证明了无刷双馈发电机的反馈互联模型为无源系统。从风能利用系数角度阐述了最大风能捕获的基本原理,设计了无源性调速控制系统。仿真结果表明无源性控制策略能使调速系统快速地跟踪速度给定,具有较好的动态性能,从而使发电机在额定风速以下时,通过控制电机的控制绕组电压,使转子转速跟踪给定值,维持最佳叶尖速比,实现风力机最大输出功率跟踪控制,验证了无源性控制系统是全局定义且全局稳定、无奇异点的。