在军民用领域,交、直流并存的供电系统被广泛应用,并朝着高品质、高稳定性、小型化方向发展。常规的交直流电励磁同步发电机和交直流永磁同步发电机都有其局限性。交直流电励磁同步发电机磁场可调,但效率较低；交直流永磁同步发电机效率较高,但磁场不可调节。基于此,本文将混合励磁与交直流同步发电机整合在一起,设计了一台混合励磁交直流多绕组同步发电机。该发电机定子上有五套绕组,一套绕组直接输出交流电,其它四套绕组分别整流后并联输出直流电,转子上永磁体提供主磁场,励磁绕组起励磁调节的作用。该电机具备电励磁交直流发电机和永磁交直流发电机的优点,是一种高功率密度、高品质的交直流两用同步发电机。本文首先根据电机设计理论设计了混合励磁电机的基本结构尺寸参数,并在Ansoft Maxwell环境下建立电机的二维有限元仿真模型,应用有限元法分析电机电磁场,并在此基础上对电机进行优化设计。对电机进行空载仿真,得到电机空载感应电动势,并对其进行傅里叶分析,比较不同斜槽斜度对电机齿谐波的影响,得到了电机最佳的斜槽斜度。对电机进行负载仿真,得到了电机在三种不同负载情况下的外特性曲线,为改善电机外特性,通过电励磁对电机外特性进行调节,得到了电机在三种不同负载下的励磁调节特性曲线。根据励磁调节特性曲线调节励磁电流,可使电机拥有更平直的外特性。其次,对比了整流装置采用全波整流和半波整流方式对电机输出直流电压的影响,仿真结果表明,在全波整流方式下,电机输出直流电压波形较为理想。针对转子励磁绕组的分布方式,对集中绕组和分布绕组两种放置方式进行了分析比较,结果发现,采用分布绕组可以减小感应电动势谐波含量,使电机拥有更优异的性能。由于电机定子上多套绕组和转子上励磁绕组的存在,使得电机电感的计算变得格外复杂,本文从双反应理论出发导出了电机定、转子绕组的自感和互感表达式,并结合Ansoft仿真计算了电机的电感。此外,推导了电机在ABC坐标系和dq0坐标系下的数学模型。在dq0坐标系中,励磁电流一定的情况下,电机电感均为常数,忽略属于不同Y接的绕组之间的互漏感时,电机d轴和q轴完全解耦,进行化简得到简化的数学模型。据此,在Matlab/Simulink环境下建立电机的计算机仿真模型,并进行仿真分析。