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起动发电(SG)一体化是多电飞机(MEA)和全电飞机(AEA)机载主电源系统的重要特征与关键技术。高压直流电源(HVDC)系统输出不受交流电频率约束,电机可工作在更高转速从而提高功率密度,且易于并联提高供电可靠性,已经成为飞机电源系统的重要发展方向。提出三级式高压直流起动发电系统架构,阐述了其组成和工作原理,分析了发电和起动模态下永磁发电机(PMG)、励磁机(ME)和主电机(MG)的运行特性,以及发电模态下励磁机的恒流源和电流放大器特性;研究了起动模态下主电机的转矩产生机理和影响因素以及励磁机单相交流励磁特性。研制成功120kW/270V高压直流起动发电机系统,构建起动发电一体化实验平台,完成了发电及发动机模拟起动运行实验,实验与仿真结果一致,为大功率高压直流起动发电系统在新一代飞机上的应用奠定了理论和技术基础。