随着多电飞机技术逐渐推广,机载发电系统的容量和性能要求逐渐提升。高压直流并联供电系统具有大容量、高供电质量、高可靠性等突出优势,为多电飞机的二次能源系统提供了充分保障。然而,目前针对高压直流并联供电系统的研究仍处在起步阶段。本文研究基于电励磁双凸极发电机的高压直流并联供电系统相关基础科学问题和关键技术,优化电励磁双凸极发电机的功率输出能力、效率和动态响应等性能,对并联供电系统的均流控制、能量回收与管理方法进行了研究,以期为实现飞机高压直流并联供电系统做出有益探索。给出了电励磁双凸极发电机高压直流并联供电系统架构,对高压直流并联供电系统进行了建模分析。基于电励磁双凸极发电机的电感和磁链特性,利用机器学习方法分别进行了快速建模,实现了双凸极电机非线性电感和磁链特性的精确分析。采用场路联合仿真和基于电感的数学模型分析的方法,分别在Ansys Maxwell-Simplorer平台和Matlab/Simulink软件平台上实现了对高压直流并联供电系统的建模分析。单通道高压直流发电系统是高压直流并联供电系统的基础。从单通道高压直流发电系统入手,围绕电励磁双凸极发电系统的控制方法进行了研究,着力提升电励磁双凸极发电机的动态性能、输出功率和效率。为了提升不控整流系统的动态性能,采用了电容能量外环控制方法。采用可控整流实现了对动态性能、输出功率和效率的优化:利用可控整流对励磁电流和相电流的调整,提出了最小铜损控制方法;采用可使负载变化时励磁电流变化最小的可控整流控制参数,实现了对动态性能的优化;通过可控整流提前角控制方法,利用带载电感平顶提前导通相应开关管,实现了对输出功率的进一步提升和对损耗的进一步抑制。实现了对电励磁双凸极发电系统功率密度、效率和动态性能的优化,有效提升了电励磁双凸极高压直流发电系统的性能指标。提出了基于两台电励磁双凸极发电机并联运行的高压直流并联供电系统,对高压直流并联供电系统的均流控制方法进行了深入的研究。提出了基于电容能量外环控制的均流方法,简化了均流系统结构,实现了高精度的均流控制和并联系统动态性能的提升。对比了传统均流方法与基于电容能量外环控制的均流方法的性能。分析了并联均流控制的均流精度和投入退出并联、突加突卸负载和转速变化等动态过程的响应。面对相同的工况突变,采用基于电容能量外环控制的均流方法可以有效抑制电压变化、减少动态调节时间。采用基于电容能量外环控制的均流方法还可以在转速变化过程中保持对输出电压的稳定控制。针对起动发电机和发电机并联的构架,探讨了可控整流系统与不控整流系统并联时的特殊问题,研究了不同整流器的并联反流现象。分别研究了多电飞机中电机负载的能量回馈方法和回馈至母线能量的管理方法。提出了基于可控整流和不控整流两种方式的电励磁双凸极电机能量回馈方法,实现了电机制动能量的回收。针对电动机负载能量回馈后引起母线电压波动的问题展开研究,提出了动态降低发电机输出功率和起动发电机的发电/电动模态转换两种方法,实现了对母线能量的吸收,在负载能量回馈过程中保持了母线电压的稳定。该方法无需额外的储能设备、耗能设备或能量通路,实现了能量回馈系统的高度简化。研制了9k W高压直流电励磁双凸极发电机、相应的发电机控制器和汇流条功率控制器,构建了双通道高压直流并联供电系统。围绕高压直流并联供电系统的基础科学问题和关键技术开展了单通道发电系统性能优化实验、发电系统并联运行实验、高压直流系统能量管理实验等。对单通道发电系统而言,低速轻载工况下可以减少70%的铜损,实现对动态性能的大幅度优化,抑制80%的电压突变,减少78%的调节时间;对双通道高压直流并联供电系统而言,并联均流精度控制在2%,显著抑制动态过程中的电压突,加快动态调节过程,同时能够克服转速的变化对输出电压的影响;利用发动机输出功率调节与起动发电机的四象限运行,实现了对回馈能量的管理与母线电压的稳定控制。本文的研究工作为多电飞机高压直流并联供电系统的研究与应用奠定了基础。