分布式发电作为大型发电机组必要而有益的补充，受到了世界各国广泛关注。由微型燃气轮机组成的高转速发电系统，由于其具有启动速度快、机动性能好、运行效率高和能量体积比大的特点，在军事和民用方面已逐渐推广。同时，微型燃气轮机发电系统在应用过程中，不但可以单机运行，提供紧急、便捷电源，而且还可以实现并网连接，改善电网的供电质量和高峰用电紧张的状况。为了进一步提高和完善微型燃气轮机发电系统，本文从整个发电系统相关理论和技术上进行了较为全面深入的研究。　　基于航空发电机涡轮增压的微燃发电技术不断成熟，系统所用的高速永磁同步电机可以实现高功率密度运行，减小体积并降低了制造成本。本文在建立了高速永磁电机动态数学模型的基础上，充分考虑PWM驱动状态，推导了整个启动系统基于开关函数的数学模型。在此基础上，研究高速永磁电机PWM驱动中电流谐波的产生机理及其对涡流损耗的影响，提出减少涡流损耗的措施；综合启动过程中功率器件的开关损耗和电机损耗，得到开关频率选择的优化依据。　　提出微型燃气轮机启动子系统基于霍尔传感器实现最大转矩电流比(MTPA)的直接转矩控制(DTC)方案。在转矩闭环控制中，解决电机高速运行状态下功率角的准确计算问题；利用霍尔位置传感器解决了高速永磁同步电机启动时初始位置检测和空间矢量合理选择问题，提出相应的电机启动方法；为了更有效提高磁链的观测精度，研究定子电阻参数补偿有效的方法。结合升速和暖机状态的电机磁链和转矩的实际要求，设计效率最优启动方案，保证蓄电池有限能量的情况下一次快速启动。　　PWM并网控制技术是实现并网发电的核心。参考网侧的电压幅值和相位是并网的基本条件，保持幅值和相位关系涉及到整个系统的稳定。为了提高并网变换器的性能和可靠性，在电压电流双闭环方案基础上，提出省略网侧电压传感器的改进虚拟磁链直接功率控制方案；设计针对微网电压波动的改进观测器，研究观测效果；为提高功率传输能力，提出采用基于功率前馈的直接功率控制方案，将发电机功率变化导致的母线传输功率波动引入到直接功率控制当中，设计性能优良的并网控制器，保证能量馈入电网的快速性和稳定性。　　针对微型燃气轮机发电系统独立运行的特点，采用四桥臂变换器实现不平衡负载的供电。分析三相四桥臂变换器的电路模型，采用对称分量法推导不平衡负载桥臂输出电压表达式；基于单周控制理论的双闭环策略解决瞬时负载变化的供电问题，设计独立运行电源；研究独立运行电动势的重构问题。　　最后，对微型燃气轮机发电系统启动过程的直接转矩控制进行仿真和样机实验研究，验证两个运行阶段控制策略的准确性；对并网变换器设计试验平台，实现并网电压和电流的负单位功率因数控制，验证功率的回馈效果；针对混合型负载的独立供电，采用仿真方法对系统原理进行验证。