По конструкции машина двойного питания (асинхронизированная синхронная машина, управляемая машина переменного тока) подобна асинхронной машине с фазным ротором, На ее статоре, как правило, размещается трехфазная обмотка, а на роторе двухфазная или трехфазная.

Обмотка статора получает питание от сети с частотой питающего напряжения f₁, а к обмотке  ротора через управляемый вентильный преобразователь ПЧ подводится напряжение с частотой f₂ (f₂ < f₁). Частота и амплитуда напряжения ПЧ регулируются по заданному закону системой управления. Машины двойного питания целесообразно применять в установках большой мощности, где их преимущества наиболее сильно проявляются. Они могут работать в качестве генераторов и двигателей как в синхронном, так и в асинхронном режиме.

В машине двойного питания, работающей двигателем, изменением f₂ можно регулировать частоту вращения. Частота тока в роторе асинхронной машины

               f₂ = f₁s,                                         (1)

где

               s = (n₁ - n) / n₁                                     (2)

n₁ - частота вращения магнитного поля.

Решая совместно (1) и (2), получаем зависимость

частоты вращения ротора n от f₁ и f₂:

             n = n1(f₁ ± f₂) / f₁ .                         (3)

Знак плюс соответствует чередованию фаз ПЧ, при котором ротор и его магнитное поле вращаются в противоположных направлениях, а минус - когда они вращаются в одну и ту же сторону.

Из (3) следует, что в зависимости от направления вращения магнитного поля ротора можно получить n < n₁, или n > n₁, Если при работе поддерживать f₂ = const, то машина будет работать в синхроyном режиме, а при f₂ = var -  в асинхронном. Когда f₂ = 0 (питание обмотки ротора постоянным током), то машина работает как обычный синхронный двигатель.

С целью снижения активной мощности преобразователя частоты, которая равна Р_п.ч = (f₂ /f₁) Р_ЭМ (здесь Р_ЭМ - электромагнитная мощность), частоту f₂ изменяют в небольших пределах. Кроме частоты вращения в машине двойного питания, работающей двигателем, можно регулировать реактивную мощность и cos φ. Машина может работать как с опережающим, так и с отстающим током. Если подводимая к обмотке ротора добавочная ЭДС Е_Д совпадает по направлению с индуктированной в ней ЭДС Е₂ , то В этом случае происходит регулирование частоты вращения ротора. При изменении фазы Е_Д относительно Е₂ одновременно с регулированием частоты вращения изменяется и реактивная мощность, т. е. cos φ.

Машины двойного питания, работающие в энергосистемах как генераторы, имеют определенные преимущества по сравнению с обычными синхронными генераторами: они более устойчиво работают в режимах глубокого потребления реактивной мощности, имеют большую динамическую устойчивость, обеспечивают компенсацию колебания частоты и т. д.

Машины двойного питания можно использовать в качестве электромеханического преобразователя частоты для гибкой связи энергосистем, частоты которых несколько отличаются друг от друга (не более 0,5 - 1%). Электромеханический преобразователь частоты для гибкой связи энергосистем состоит из двух машин, соединенных общим валом (см. рис.). Одна из этих машин является обычной синхронной машиной СМ, а другая - машиной двойного питания МДП. Статорные обмотки машин подключены к разным энергосистемам. Система управления вырабатывает такой сигнал, чтобы частота напряжения в роторе машины двойного питания равнялась разности частот связываемых энергосистем. Одна из машин работает как двигатель, а другая - как генератор. При этом мощность из одной энергосистемы передается в другую.

Машина двойного питания может применяться как источник напряжения постоянной частоты при переменной частоте вращения ротора.

Выразим в (3) n₁, через f₁ (из формулы n₁ = 60f₁ / p).

После преобраэования получим

              f₁ = рn / 60 ± f₂                            (4)

Из (4) следует: чтобы при переменной частоте вращения ротора n получить f₁ =const, необходимо соответственно изменить частоту f₂ подводимого r ротору напряжения.

Машины двойного питания пока еще не получили широкого применения. Они изготовляются в единичном исполнении.