多电/全电飞机技术是未来飞机发展的一个重要方向,同时也给飞机电源系统的集成度和多功能化提出了更高的要求。目前,三级式航空无刷同步发电机凭借其高功率密度及高度集成化的优势,在航空大功率交流发电系统中得到了广泛应用。为进一步提高系统集成度,实现三级式发电机的起动、发电功能一体化成为国内外研究的热点。本文针对目前三级式起/发电机(TSG)主要研究的单相、三相励磁形式存在的不足,开展基于两相励磁新型TSG电机的励磁控制方法研究,进行相关理论分析及仿真验证,并开展基于DSP与FPGA的TSG两相励磁起动控制系统设计。论文首先基于坐标变换原理建立了两相励磁机的交流及直流励磁数学模型。在此基础上,对TSG两相交流励磁起动控制方法、TSG起动控制策略开展研究,提出一种恒转差两相励磁交流起动控制策略,给出两相交流励磁初始励磁频率f0的确定方法,探讨了交直流励磁切换点的选取原则,并针对TSG直流励磁阶段的运行特点,提出一种恒转速电压积的直流励磁控制方法。在MATLAB环境下建立了TSG两相励磁起动控制系统的Simulink仿真模型。仿真结果表明,采用恒转差两相励磁起动控制方法能够满足TSG的起动需求。结合航空三级式起/发电机起动控制系统的实际工况要求,本文从基于IGBT、MOSFET模块的主功率电路和以TMSF320F2812型DSP、JQV300型FPGA为核心的控制电路两个方面对TSG两相励磁起动控制器进行了硬件设计。主功率电路方面,针对IGBT驱动电路和缓冲吸收电路进行了设计;控制电路方面,针对控制板DSP最小系统、电机转子位置检测电路、通信接口电路、模拟量输入及信号调理电路和保护电路等进行了详细的原理分析及电路设计。最后,结合控制器的硬件结构进行了模块化软件设计,并利用本文所设计的起动控制器对一台航空三级式同步电机进行了带载起动台架实验。实验结果表明,起动控制器可以实现航空无刷交流发电机的快速起动,并具有较好的带载起动能力。