随着环境和能源问题的日益严重，越来越多的新型发电技术被人们所研究，其中，变速恒频发电就是目前新能源发电领域的关键技术之一。在变速恒频发电领域中，一种新型的电机——无刷双馈电机，逐渐走入人们的视野，不仅可在在宽范围转速条件下能实现恒频稳压发电，并且具有结构简单、运行可靠、能量能双向流动的特点，在变速恒频发电领域中，具有极大的应用潜力。本文对绕线式转子无刷双馈电机作为发电机运行时的控制策略进行了研究，并对系统控制器部分进行了硬件电路设计。研究推导了电机运行的基本原理、运行方式和基于转子速d-q轴坐标系下的数学模型；并在MATLAB/SIMULINK环境下对电机开环运行各种方式的特性进行了仿真验证；同时分析了实验中系统的标量控制策略。针对无刷双馈电机在非并网发电场合下发出电压不平衡及动态响应较慢的问题，本文提出采用基于虚拟磁链定向的直接功率控制法来对双PWM变频器整流侧变换器进行控制。以瞬时功率理论为基础，研究了基于虚拟磁链定向的直接功率控制策略的原理，并对该控制方法进行了仿真分析，验证了其单位功率因数运行，动态响应快速，及双向运行的特性。文章以TMS320F28335主控制芯片为核心，设计了励磁电源控制版硬件电路；以IPM功率器件为核心，设计了双PWM变频器电路。本文最后介绍了64kW绕线式转子无刷双馈电机单机发电实验系统的构成，并对该实验样机发电运行时的空载起励过程和负载变换过程进行了实验研究。本实验系统采用功率绕组发电电压和控制绕组电流双闭环的控制方法，实验结果表明了样机的稳态和动态性能较好地达到要求。