起动发电机技术是全电多电飞机发展的核心技术之一,航空、军用车辆等行业对起动发电机组成的电源系统的可靠性要求越来越高,甚至要求该电机能在出现故障的情况下具备等额或降额容错工作能力,采用多相结构实现容错功能是提高起动发电机可靠性的重要技术途径。由于电励磁双凸极电机(DSEM)电压调节特性好,适合构成起动发电机,因此针对起动发电机应用背景开展多相DSEM容错技术研究具有重要意义。本文主要包含以下内容:分析DSEM的常见故障,指出采用多相冗余和故障隔离技术是提高电机容错能力、防止故障传播的最有效途径;在确定多相DSEM设计要求的基础上,揭示了定、转子极数和极弧系数等结构参数对各绕组电感、电动势等性能参数的影响规律,建立了多相DSEM普遍适用的定子极数、转子极数和定、转子极弧系数等结构参数的约束公式。为了解决传统多相双凸极电机磁路短的一相电感大、磁路长的一相电感小的问题,以四相DSEM为例,提出一种新型的短距励磁绕组DSEM绕组布置方式,通过把磁阻大小不相等的各个线圈均匀地分布在各相内,实现了各相电感的对称。提出了一种励磁绕组跨3个定子极的五相电励磁双凸极发电机,建立了该电机包含气隙、定子槽气隙和转子槽气隙的空气磁路长度模型,用于求解DSEM的气隙径向磁密,可以得到较高的计算精度,并用该模型分析了五相DSEM的静态磁场特性。给出了具有小换相转矩脉动和互补双通道的六相DSEM拓扑,指出只有把励磁绕组跨1个极绕制才能实现六相DSEM的电感对称;建立了六相电励磁双凸极电机齿重叠角数学模型,用以表达六相电励磁双凸极电机的各绕组电感。以匝间短路为例,建立了发电状态和电动状态短路故障的短路电流解析计算模型,分析了短路故障的危害,指出应及时诊断短路故障并隔离为开路故障;提出了一种由五个桥臂组成的四相电励磁双凸极电机容错双向功率变换器,充分利用双凸极电机可以半周期工作的优点,实现其单管开路、单相开路故障的容错;搭建了由两个IPM组成的六相双通道容错变换器,实现其单管、单相和单通道开路故障的容错控制。给出了多相电励磁双凸极容错发电机整流器拓扑,以四相电励磁双凸极容错发电机为例,分析了其在正常状态和单管开路、单相开路等典型故障下的容错特性;指出了电励磁双凸极发电机存在“电流马太效应”,使电流稍大的一相变得更大。试制了四相24/18极、六相12/10极等电励磁双凸极起动发电机样机,并结合搭建的实验平台进行了实验,对多相电励磁双凸极发电机、电动机及其双向功率变换器的容错特性进行了验证。