主动磁轴承利用可控电磁力实现转子悬浮与轴心位置主动控制,是一种非接触式轴承,具有环境适应性强、高效率、高转速、可主动控制等优势。功率放大器作为主动电磁轴承系统执行器的一部分,实现无静差快速跟随位置环的控制指令信号,其动态特性直接影响着主动磁悬浮轴承系统的性能。主动磁悬浮轴承系统执行机构负载线圈是感性负载,并要求具有较高的电流与电磁控制力响应速度,因此要求专门设计与主动磁轴承系统匹配的功放。但是现有二电平调制模拟开关功放,控制系统集成度低,电流控制参数与电流控制算法调整不便,同时无法解决提高功率电路母线电压以提高功放系统动态性能与增大输出电流纹波之间矛盾,极大地限制了主动磁悬浮轴承动态特性提高,亟需研究解决。本文主要工作如下:（1）基于傅里叶级数展开方法建立三电平数字开关功放数学模型,在满足带宽要求条件下研究开关功放系统闭环传递函数中自然频率及阻尼比对系统阶跃响应特性的影响,为PI电流控制参数整定提供理论依据。研究三电平开关功率放大器包括损耗、功放系统带宽、电流纹波、电流响应速度、电磁力响应速度在内的开关功率放大器主要性能参数及其影响因素,为研究提高开关功率放大器动态特性方式提供理论基础。（2）开发基于FPGA的三电平PWM数字开关功率放大器,硬件电路部分研究包括功率主电路、光耦隔离与驱动电路、电流传感器反馈与采样电路、AD转换控制电路等在内的模块化设计硬件功率电路。软件电流控制部分研究包括AD转换控制、PI电流控制、三角波比较法PWM三电平脉宽调制、相位移动等算法在FPGA中的实现及功能时序仿真。（3）研究基于单神经元自适应PI控制算法,整定数字开关功率放大器系统PI控制参数。改进自适应算法PI权值系数学习规则,建立仿真模型并对比数字PI控制阶跃响应输出结果。对自适应算法仿真整定PI参数进行稳定性分析,验证单神经元自适应PI控制整定控制参数应用于数字开关功放系统系统的可行性。（4）搭建磁轴承功率放大器性能测试系统,测试所开发数字开关功放静态电流输出特性曲线、阶跃响应与正弦响应动态特性曲线以及系统幅频特性曲线。基于已有copley模拟功放,与所设计FPGA数字功放进行阶跃响应输出性能对比,验证所开发数字开关功放系统的性能与可靠性。本文研究工作可基于自适应功放系统模型仿真实现PI参数自整定,对提高功放系统集成化程度,以及提高主动磁悬浮轴承系统动态特性具有参考价值。