非线性负载的大量使用,如电机、传统电力电子变换器、变压器等,使得大量的无功和谐波注入电网,严重影响了电网品质。为了减少这种非“绿色”负荷,PWM整流器成为人们普遍关注的热点之一。PWM整流器在实现输入交流电流正弦化的前提下,还具有高功率因数、能量可双向流动等优点。这些特性使得PWM整流器可以取代传统的整流装置,如相控整流和不控整流,有效减少无功和谐波对电网的污染。本文首先对国内外有关文献进行了综述,主要包括PWM整流器的发展、现状、成果和应用,然后详细分析了单相电压型PWM整流器的工作原理,PWM调制技术。对单极性和双极性调制进行了分析和对比,针对本文所采用的单极性调制方式,推导出有关变量的数学表达式,对波形进行分析。本文详细介绍了单相电压型PWM整流器的控制现状,目前主要采用的几种控制方式,对瞬时直接电流控制进行了深入细致分析,利用典型I型系统和典型II系统整定法对电流内环PI控制器和电压外环PI控制器进行了设计。在理论分析的基础上,对单相PWM整流器实验系统进行了设计,主要包括硬件和软件设计。硬件设计主要有主电路LC参数的设计、二次滤波器的设计、采样电路的设计、保护和驱动电路的设计等等。软件设计基于TMS320F2812作为控制器,详细编写了软件设计流程,对瞬时直接电流控制方法进行了数字实现。最后,利用MATLAB/Simulink对瞬时直接电流控制策略和预测电流控制策略进行了仿真研究,对主电路参数变化对系统的影响、网侧输入过压,欠压以及电网频率波动对系统的影响进行了仿真分析。