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磁悬浮驱动平台具有无机械接触、易实现多自由度驱动、响应速度快等优点,被广泛应用于精密加工、无尘传送等领域。由于磁悬浮平台感性负载的特点,功率放大器驱动时存在充放电现象,会产生较大的电流纹波与电流滞后,直接影响整个磁悬浮系统的控制效果。功放中减小电流纹波的方法均采用三电平控制,现有实现三电平控制的方法使得功放电路结构复杂,系统调试困难。此外,目前开关功放的控制器主要为PI控制,动态调节时间较长,系统鲁棒性差,大功率应用场合下整定PI参数存在一定危险性。针对上述存在的问题与不足,本文采用STM32设计了一种新型的三电平PWM开关功率放大器。具体工作内容如下:首先,分别对两电平和三电平开关功放的调制策略、工作原理、电流纹波进行了详细的分析与研究,推导出两种PWM开关功放的电流纹波数学解析式,在此基础上通过仿真及实验分析,验证了三电平开关功放可以减小电流纹波。接着对开关功放的电流响应速度特性进行分析,给出开关功放不失真地跟踪电流给定信号的条件。其次,对三电平开关功率放大器的控制方法进行研究,先在Simulink中搭建了三电平开关功放仿真模型,控制器采用PI控制,发现开关功放存在动态调节时间较长、参数鲁棒性差、稳态误差较大的问题,提出一种定频电流预测控制算法改善上述问题,对该算法进行理论分析,并与传统PI控制进行了仿真实验对比,验证了定频电流预测控制的可行性,可以有效减小动态调节时间,提高电流响应速度及稳态精度。然后,研究了传统的三电平PWM调制原理且分析了其存在的不足,提出一种改进的三电平PWM调制方法,并与传统的三电平PWM调制方法进行仿真对比分析,结果表明改进的三电平PWM调制方法可以达到减小输出电流纹波的目的,同时降低了开关功放电路结构的复杂度。最后,根据以上理论研究的指导,完成开关功率放大器硬件电路系统和软件系统的开发设计,并制作了开关功率放大器实物样机,通过相关输出特性实验,验证了设计的有效性及可行性,实验结果表明所设计的新型三电平PWM开关功率放大器输出电流纹波小,电流响应速度快。