变频交流电源系统是当今电源系统的主要发展方向之一，实现其起动发电一体化是大型飞机电源系统发展的必然。三级式同步电机作为变频电源系统中广泛采用的电机，旋转整流器的存在使其在静止时主电机无法获得励磁，无法实现起动。本文在传统三相交流励磁基础上，采用一种主励磁机三相定子绕组开路型结构，结合双逆变器拓扑，共同构成一种新型交直流一体化励磁系统，并采用气隙磁链观测方法实现电机起动过程的恒转矩控制。在此基础上，搭建了整个起动控制系统的仿真模型，仿真结果表明，本文的控制策略能够实现三级式同步电机交直流励磁的切换，实现恒转矩控制，完成电机的起动。