目前三级式同步电机作为发电机在航空交流电源系统中已经得到了广泛应用。若能利用三级式同步电机的电动状态来起动航空发动机,就可省去专用的起动机。但是在起动过程中,三级式同步电机还需要安装旋转变压器用以获取主电机的转子位置。若能实时地估算出主电机的转子位置,就能省去旋转变压器,这可以降低系统的复杂性、体积、重量与成本,对于多/全电飞机的发展具有重要意义。本文主要针对三级式同步电机转子位置实时估算的关键技术展开研究。首先,本文详细介绍了三种基于凸极追踪原理的主电机转子位置估算方法的工作原理。针对在主电机d轴电感变化情况下的旋转高频电压注入法转子位置估算方法进行了分析和仿真。对这三种估算方法的工作原理进行了分析总结,分析结果表明这类基于主电机凸极追踪原理的转子位置估算方法并不适用于三级式同步电机。其次,为了解决基于凸极追踪原理的主电机转子位置估算方法的不足之处,基于导师所在项目组《凸极性变化的三级式起动发电机转子位置估算研究》的国家自然科学基金以及项目组前期的研究思路,本文提出了一种基于“主电机注入-主励磁机检测”的旋转电压注入法转子位置实时估算方法。分析了高频信号在主电机中的传递机理,并推导出主电机转子绕组中的高频感应电压表达式。针对旋转整流器三种不同的换相状态,分析高频信号在旋转整流器中的反向传递机理,并推导出主励磁机转子绕组中的高频感应电流表达式。针对前两种换相状态下高频信号在旋转整流器中的反向传递机理进行了建模仿真。接着,本文进行了高频信号在主励磁机中传递机理的分析,推导出主励磁机两相定子绕组中高频感应电流的表达式,并介绍了主励磁机两相定子电流的信号处理流程。针对本文提出的旋转电压注入法主电机转子位置估算方法进行了仿真与实验研究。仿真与实验结果表明,该方法可以实现200rpm以内的低速段主电机转子位置实时估算,且估算精度较高,能够满足三级式同步电机平稳起动对转子位置的精度要求。最后,本文开展了基于主电机反电势的转子位置实时估算技术研究。从dq坐标系下主电机的数学模型出发,详细介绍了反电势积分法主电机转子位置实时估算方法的工作原理,并对相关公式进行了推导。介绍了该方法的电压与电流信号的处理流程。针对该方法进行了仿真与实验研究,仿真与实验结果表明,该方法可以实现中高速段主电机转子位置的实时估算,且估算精度较高,能够满足三级式同步电机平稳起动对转子位置的精度要求。