本发明公开了一种无刷双馈发电系统，属于电机发电领域，包括：无刷双馈发电机包括功率绕组和控制绕组；交直交变频器，与控制绕组连接，用于建立并保持初始直流母线电压，调节控制绕组的频率和电压；在变转速的条件下维持功率绕组频率恒定，当功率绕组容量不足时调节控制绕组及功率绕组的功率分配关系；不控整流模块，与功率绕组连接，用于将功率绕组生成的三相交流电整流为目标直流母线电压；逆变模块，与不控整流模块连接，用于将目标直流母线电压逆变为符合用电质量标准的三相交流电，以为连接的负载供电或者连接主电网并网供电。本发明能够使直流母线电压保持稳定，提升了系统的动态响应能力，简化了系统复杂度，减少了调试时间。