无刷双馈发电机相较于传统的交流有刷电机取消了电刷和滑环等装置,工作安全性与可靠性得到提高,电机独特的变速恒频优势使其在船舶轴带发电系统中具有广阔的应用前景。但由于电机复杂的内部结构、参数以及控制策略等问题,电机在与船舶电网并网时经常由于输出电压稳定性较差,难以满足轴带发电机并网条件而对电网产生较大的冲击,进而影响船舶电网的稳定性。因此,本文以船舶轴带无刷双馈发电机为研究对象,针对电机与船舶电网并网时的控制,以及并网时系统暂态稳定性问题进行深入研究,提出对电机输出电压幅频和相位的控制方法,明确暂态稳定性影响机理,通过在Simulink仿真平台中搭建仿真模型,进行实验分析验证控制方法的可行性。首先,介绍无刷双馈电机的基本原理及其不同的运行模式,分析电机在亚同步速状态下的功率流向关系;推导电机在三相静止坐标系和两相旋转d-q坐标系下的数学模型,并以此为基础进一步推导出无刷双馈电机基于转子速坐标系下的数学模型。同时,还推导了船舶同步发电机的励磁及调速系统的数学模型。其次,轴带无刷双馈发电机并网时需要锁相环检测船舶电网的电压信息,针对传统的锁相环的响应速度以及检测准确度难以满足船舶电网要求的问题,设计了一种基于双广义二阶积分器锁相环。通过仿真实验验证,该锁相环能够准确地检测到船舶电网电压的频率和相位。为后续的轴带无刷双馈发电机相位跟踪及并网控制提供了电网电压的准确信息。然后,分析船舶轴带无刷双馈发电机并网系统结构,根据轴带发电机与船舶电网并网的要求,针对幅频控制提出了标量控制与定子磁链矢量控制的控制方法。同时利用设计的锁相环对电网电压进行检测,并对电机输出电压的相位进行跟踪控制,进而满足轴带发电机并网的要求,在不同的工况下进行仿真实验,验证了控制方法的稳定性以及可行性。最后,在阐述船舶电力系统暂态稳定性特征基础上,分析了并网无刷双馈电机暂态响应过程及暂态响应特性,深入研究了暂态功角和暂态电压稳定性对系统暂态稳定性的影响,确定了其影响因素及影响机理。并提出了基于能量函数法来分析负载突变对系统暂态稳定性的影响。