随着高速旋转、特殊环境下和军事工业等方面机械设备的发展,电磁轴承越来越受到人们的重视,技术日益成熟,在实际中的应用也越来越广泛。功率放大器(简称功放)是电磁轴承的重要组成部分,其作用是向电磁铁线圈提供控制电流以产生所需要的电磁力,因此对功放的研究也是至关重要的。本文主要介绍了电磁轴承用功率放大器,并研制了较大功率的功率放大器,对其性能进行了仿真和实际测试,实现了在较大偏置电流情况下的稳定悬浮。本文首先简要介绍了电磁轴承系统。电磁轴承是典型的机电一体化系统,包括电气子系统(传感器、控制器和功率放大器)和机械子系统(转子、定子和线圈),由于机械子系统的特性是固定的,这样整个系统性能好坏主要取决于电气子系统性能。其次对电磁轴承系统中的功率放大器进行了详细介绍,对电压型和电流型功放进行了比较。在对传统两电平功放作了简单介绍后,对本文研制的三电平功率放大器的工作原理作了着重的阐述和分析,通过对功放主电路中各阶段电流的理论分析,得出在相同频率相同母线电压下三电平功放的电流纹波比两电平要小很多的结论,从而减小了电流谐波含量,提高了控制精度。然后利用Pspice对功放性能进行了仿真,并得到一些相关性能的仿真结果,如阶跃特性、跟踪一滞后特性和截止频率等。最后对研制的三电平功放电路板进行了实际测试,其各项性能指标均较好的达到预期效果,与仿真结果也比较接近。当把该功放应用在一个单自由度电磁悬浮系统中时,实现了较大偏置电流情况下单自由度电磁悬浮系统的稳定悬浮,得到了较满意的效果。