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随着电机电磁设计和电力电子技术的不断发展，专家学者们开始广泛研究电机的起动/发电技术，并将其应用于航空、汽车、电力等各个领域。电机的起动/发电原理是基于其工作的可逆性，起动时电机工作在电动模式；发动机切换为原动机后，电机作为负载工作在发电模式。将起动发电技术应用在不能自起动的微型发动机系统中，让高速发电机在系统起动时作为电动机运行，一来可以降低系统体积重量，二来可以提高系统稳定性，对整个微型发动机发电系统而言具有重要意义。本文首先介绍了航空起动发电系统的研究现状，选用无刷直流电机作为起动发电机，并选定结构简单、控制方便的带调节模块的电压源变换器为研究对象。同时为了解决高速电机位置传感器带来的诸多问题，本文引入反电动势过零检测的无位置传感器方法获取电机的转子位置信号。在控制方法上，在起动时采用Buck+三相逆变的控制方式；在发电时采用三相不控整流桥+Boost方式。接着本文进行了带调节模块的电压源变换器电路参数设计，并在此基础上完成了基于Matlab/Simulink软件平台的建模仿真，结果表明电路原理正确、参数设计准确。此外进行了反电动势过零检测电路以及系统的整体仿真，结果表明过零检测电路能有效实现过零检测并获取换相信号，而系统在双向直流变换器和无位置检测电路的条件下可以平稳运行。然后介绍了系统的软/硬件系统设计。硬件部分主要介绍了系统的主电路、采样电路、软硬件保护电路、无位置检测电路及数字控制系统等部分的结构。软件设计部分给出了软件控制的总体框图及起动运行程序、换相程序等，介绍了其主要功能和具体实现。最后在基于dsPIC30F3011数字控制芯片的基础上搭建了实验平台，并完成了相关实验。首先验证了双向直流变换器的性能可靠性，相对于开环运行，加入闭环后变换器能准确稳定在参考值。然后在高速电机对拖平台上完成了基于高速电机的发电实验，实验验证了系统能将高速电机发出的高频三相交流电整流调压至给定的参考值的28.5V，同时电压纹波远远低于指标要求。