在航空航天、船舰电力系统以及可再生能源开发等领域中,同步发电机带整流负载系统作为直流输电系统的发电装置具有较大的优势。齿谐波励磁的混合励磁发电机将谐波励磁技术与混合励磁技术相结合,形成了一种自励无刷的新型混合励磁发电机,具有广阔的应用前景。对该电机带整流负载进行研究和分析对于拓宽该电机在需要高品质直流电源的领域具有重要意义。简述了混合励磁同步发电机、谐波励磁同步发电机和同步发电机带整流负载系统的发展历程以及国内外研究现状。基于齿谐波基本理论,推导并分析了影响齿谐波励磁系统输出励磁电流大小的因素,利用有限元法定量计算了定子槽口宽度、气隙长度、定子斜槽、齿谐波绕组匝数、磁路饱和等电机设计参数对励磁电流大小的影响。仿真结果较好地验证了理论分析的正确性,并得到了输出最大励磁功率下各个参数的最优值。将齿谐波绕组优化布置方案应用于齿谐波励磁的混合励磁发电机带整流负载中(功率因数为0.9),采用场路耦合时步有限元法对比分析了齿谐波绕组优化前后的发电机带整流负载的输出特性。结果表明齿谐波绕组优化布置可以使得发电机带不同大小整流负载时实现恒压输出。同时对发电机带整流负载在齿谐波励磁系统断开和接通两种情况下的线电压谐波分量进行了傅里叶分析,得到了线电压波形畸变的原因。针对齿谐波励磁的混合励磁发电机带整流负载时谐波含量增加对定子铁心损耗的影响,借助传统定子铁心损耗模型计算线电压谐波分量对定子铁心损耗的影响,同时利用有限元法计算了三种情况下的定子铁心损耗。仿真结果与计算结果对比表明该计算方法准确性较高。建立了发电机样机测试平台,针对齿谐波励磁系统的性能进行了测试,设计了两套齿谐波绕组五种不同的连接方式,并分别进行了样机空载实验和负载实验,得到了输出最大励磁功率时两套齿谐波绕组的最佳连接方式。对齿谐波绕组优化前的发电机带整流负载进行样机实验,实验结果与仿真结果相符。