无刷双馈发电机不仅具有变频器容量小、可独立调节有功功率和无功功率的特点,而且可以在不同的方式下运行,比较适合作为发电机应用于变速恒频恒压发电系统。但是无刷双馈电机应用于独立发电系统中通常容易受外界扰动而出现失步的问题,因此如何使发电系统在外界扰动下能够稳定的运行是本文研究的重要目标。首先,根据无刷双馈电机的基本结构和工作原理,并在无刷双馈电机现阶段研究的基础上,建立无刷双馈发电机在三相静止abc坐标系下的数学模型,接着对其进行坐标变换,从而推导出电机在转子速dq0坐标系和双同步速坐标系下的数学模型。根据转子速坐标系下的数学模型,在Matlab/Simulink环境下建立了无刷双馈发电机的仿真模型以及无刷双馈发电机的开环控制模块,并进行了仿真分析,从而验证了无刷双馈电机仿真模型的正确性。其次,根据无刷双馈发电机在双同步速坐标系下的数学模型,采用功率绕组磁场定向到同步坐标系下d轴轴线的方法,进行了矢量解耦控制方案的设计,实现了控制绕组的电流分解,即转矩分量和励磁分量,分别控制转矩与磁通。在原电机仿真模型的基础上搭建了无刷双馈发电机的矢量解耦控制的仿真模型。并进行了仿真分析,分别在突加负载、突减负载以及转速突变三种不同工况条件下进行了仿真,从而验证了矢量解耦控制系统相对于开环系统在控制性能上的优势,同时也得出矢量解耦控制系统中传统PID存在的缺陷。最后,为了进一步优化无刷双馈电机矢量解耦控制系统,提高独立无刷双馈发电系统的控制性能,以及保证在不同工况条件下系统均能稳定运行,本文采用改进的粒子群优化算法对无刷电机控制系统的PID参数进行优化。由于粒子群算法容易出现过早的收敛和精度低的问题,通过对粒子群算法惯性权重和学习因子的分析,采用了一种改进的粒子群优化算法对无刷电机控制系统的PID参数进行优化,在改进算法中用自适应的方法调整惯性权重,用不同步变化的方法调整学习因子。通过MATLAB/Simulink,对无刷双馈发电系统进行不同工况下的仿真分析。将改进后的粒子群算法应用于PID控制器的设计中,仿真对比优化前和优化后的发电系统,得出采用改进粒子群算法优化后的无刷双馈独立发电系统具有较强的鲁棒性,系统性能得到了改善。