超声速飞行状态下的飞行器将承受大量的气动热能。本文以气动热的开发为研究背景,使用热电结构将气动热转换成可供小功耗电子设备使用的电能。由于热电转换直接受到温度环境影响,本文使用相变控温结构来提供稳定的温度环境。本文建立了微型热电转化系统的数学模型,推导了热电转换输出功率和转换效率的表达式,通过编程计算了控温结构热导率与温差发电模块电能输出的关系。使用有限元分析软件研究对热电发电模块的输出功率和转换效率有影响的参数,包括PN结的三维结构尺寸,发电结构所处的温度环境等。以提供稳定的温度环境为目标,研究了热电转化系统中控温结构的热性能。通过搭建微型热电转化系统的实验平台,在不同的热环境下进行热电转化系统实验,与仿真计算进行了对比验证。以某型号超声速飞行器为原型设计了基础工况,设计出能够在工作周期内持续高效工作的微型热电转化系统,其核心整体结构的尺寸约为40*40*15mm~3,理想状态下能够在1000s内产生最大约6k J的能量。