目前以高性能电池、高效率永磁同步电机装置和高效能螺旋桨作为动力来源的电推进系统成为临近空间飞行器主流的解决方案,提高永磁同步电机驱动系统的功率密度和运行效率将显著影响临近空间飞行器的质量、有效载荷及续航时间。在永磁同步电机驱动系统效率提升技术中,电机与驱动器损耗的精确计算方法是系统损耗优化技术的前提和基础,电机与驱动器损耗相互耦合下的效率综合优化是系统效率提升的难点和关键。常规电机驱动系统效率优化策略常常忽略电机与驱动器之间的相互耦合关系,仅考虑系统内部分损耗的单独优化,并且没有考虑临近空间特殊的温度环境(-70℃～70℃)对驱动系统内部参数的影响,这必将影响电机驱动系统的效率优化控制性能,仅能够实现某一工况下的系统损耗最优化,难以满足临近空间环境下全工况范围内系统效率提升的需要。本文以临近空间极限环境下的飞行器电推进系统为应用背景,开展永磁同步电机驱动系统全频域损耗计算和建模方法的研究,研究电机驱动系统的效率提升控制策略,以拓宽其在临近空间下的应用范围。为实现临近空间极限环境下功率元件损耗特性的精确计算,本文通过半导体物理理论建立SiC MOSFET静态参数的半物理模型,在此基础上开展临近空间SiC MOSFET损耗参数化计算方法的研究。利用半导体物理理论分析临近空间环境对SiC材料特性的影响,根据平面型SiC MOSFET的结构特征,研究SiC MOSFET参数的半物理模型,深入剖析临近空间环境中SiC MOSFET内部参数的变化规律。在此基础上提出一种适合临近空间极限工况的SiC MOSFET损耗的参数化计算方法,研究功率元件导通损耗和开关损耗随结温的变化规律,为临近空间环境全工况范围内驱动器损耗的精确计算奠定基础。为提升电机驱动器的运行效率,本文提出一种线性平滑的归一化最小开关损耗DPWM算法,并对考虑功率元件内部参数扰动的驱动器损耗计算方法展开研究,提高临近空间环境下驱动损耗的计算精度。首先针对三相半桥电路的拓扑结构特性,分析各桥臂允许钳位区域的范围,进而在此基础上研究一种归一化最小开关损耗DPWM调制算法,采用两段式桥臂钳位复合调制算法计算DPWM调制的零矢量,通过调整注入的零矢量使得允许钳位的桥臂通过的电流总保持在最大值上,克服传统最小开关损耗调制对电机功率因数角的限制。结合功率元件的半物理模型,构建一种适合宽温度范围的驱动器损耗的参数化计算方法,解决功率元件内部参数扰动影响驱动器损耗模型准确性的难题,提高临近空间极限工况下驱动器损耗的计算精度。为提高临近空间极限工况下电机的运行效率,本文建立一种适合临近空间环境的电机定子损耗和转子涡流损耗的参数化解析计算方法,在此基础上对适合宽温度范围的电机效率优化控制方法展开研究,以解决常规控制策略难以实现损耗最优的问题。针对临近空间的环境特性分析电机内部材料特性的变化规律,构建一种基于磁路法的分区域铁损参数化模型,以削弱电机参数扰动对定子损耗计算的影响。对齿谐波和电枢电流磁动势引起的涡流损耗分别进行解析推导,研究一种基于场路结合的电机转子涡流损耗计算方法,依据不同工况下永磁体表面的磁场波形,根据叠加原理建立参数化涡流损耗方程,可以直观表征环境参数和工况变化对转子涡流损耗的影响。在此基础上根据不同温度下电机损耗随磁场的变化规律,研究一种适合临近空间环境电机效率优化控制策略,采用解析法求解损耗最小化条件,通过调节电机磁场来实现定子损耗和转子损耗的综合优化,提高全工况范围内电机的运行效率。为进一步的优化临近空间极限工况下电机驱动系统损耗,本文提出基于全频域损耗模型的最大效率电流比控制,以提高全工况范围内系统的运行效率。首先通过二重傅立叶积分的方式解析归一化最小开关损耗调制下驱动器输出电压频谱,以克服传统快速傅立叶分解对调制载波比为整数的限制,直接获得全工况范围的驱动器输出谐波频谱。在此基础上在谐波dq轴坐标系下对电机谐波损耗的解耦计算方法展开研究,在分析集肤效应对定子绕组和定子铁心的影响下,用参数化方程的形式直接表征电机与驱动器相互耦合作用下电机谐波损耗的变化规律。进而构建永磁同步电机驱动系统的全频域损耗模型,以实现在临近空间极限工况条件下对驱动系统损耗的精确计算。基于系统全频域损耗模型,本文提出一种适合临近空间环境的永磁同步电机驱动系统最大效率电流比控制策略,利用分段求解损耗最小化条件的方式基本实现系统损耗的解耦控制,通过综合调节电流和调制频率实现电机基波损耗、谐波损耗和驱动器损耗的全局最优,抑制系统内部参数变化对控制性能的影响,在保障系统稳定性的基础上最大程度的提高系统在临近空间极限工况下的运行效率。