目前,变速恒频发电机的主流机型有两种,包括有刷双馈电机和永磁同步发电机。有刷双馈电机所需变频器容量小,功率因数可调,但电机本身有电刷和滑环结构,可靠性低,维护成本高;永磁同步电机所需变频器容量大,系统总成本高。相比于前两者,无刷双馈电机省去了电刷和滑环,提高了可靠性、降低了维护成本,且所需变频器容量小,系统总成本低。由于这些优点,使得无刷双馈电机在风力发电领域有广泛的应用前景。近年来,国内外诸多学者就无刷双馈电机的电磁设计、数学模型、控制策略及电机结构优化等方面进行了深入的研究,虽然取得了丰硕的成果,但是无刷双馈电机的设计方法依然不成熟,需要做进一步的深入研究。电机的设计方法,主要有基于“场”和基于“路”两种方法,基于“场”的计算方法准确度高,但其计算时间长,物理概念不明确;基于“路”的计算方法物理概念明确,过程简单,被广泛采用,但精度稍低。无刷双馈电机结构复杂,使用传统“路”算方法计算误差很大,目前为止国内外尚无完整的无刷双馈电机“路”算方法,本文在实验室已有等效磁路模型的基础上,提出了一种更准确的将电机铁心磁路细分的改进型细分路算方法,该方法能准确的计算无刷双馈电机参数和性能,尤其可以基于“路”的方法准确计算无刷双馈电机铁耗。本文围绕这一方法对笼型转子无刷双馈电机展开了如下研究:1.无刷双馈电机参数计算本文改进了实验室原有无刷双馈电机等效磁路模型,新模型能更真实反映电机内部磁路,提出了基于改进模型的能准确求解电机定转子之间及转子电感参数、功率绕组和控制绕组电感参数的方法,通过有限元仿真、绕组函数法和该“路”算三种方法计算结果的对比,有效的证明了基于新等效磁路计算方法的正确性。为无刷双馈电机控制系统设计提供可靠的参数保证。2.无刷双馈电机转子短路环电流幅值及相位计算本文从分析笼型无刷双馈电机的内部磁场角度入手,推导了无刷双馈电机在稳态运行时转子感应电压解析表达式,结合等效磁路计算的转子电感参数,代入多回路数学模型,利用半解析法求解了笼型无刷双馈电机转子短路环电流的幅值和相位,与有限元仿真结果对比,证明了该半解析计算方法可以正确有效的计算转子短路环电流幅值和相位,为笼型无刷双馈电机的转子设计提供了理论基础。3.无刷双馈电机气隙磁密计算及谐波分析利用等效磁路模型,根据磁动势和电流、磁动势和磁通的关系,分别计算定子两套绕组产生的气隙磁场、转子短路环产生的气隙磁场和定转子合成的气隙磁场,利用有限元仿真验证了半解析计算结果的正确性。又通过傅里叶分解得到气隙磁密各次谐波分量,分析了气隙磁密中谐波分量的来源,为优化定转子结构提供了理论依据。4.无刷双馈电机铁耗及电磁功率计算本文分析了无刷双馈电机铁耗的组成,基于等效磁路模型可以准确求解铁心中任意一点的磁密时间波形,根据铁心内各部分铁耗的计算方法分别计算了电机定、转子齿部和轭部损耗,有效考虑了电机的旋转损耗和高次谐波损耗,通过与有限元仿真结果对比,验证了该半解析法计算无刷双馈电机铁耗的准确性。5.Matlab程序编写利用Matlab软件编写了上述半解析方法的计算程序,改变电机输入参数可以得到新的参数和性能,该计算方法适用于所有笼型转子无刷双馈电机,为笼型转子无刷双馈电机提供了“路”算设计程序。