随着电力电子技术的快速发展,功率变流器在电力系统、交通运输、航天、家用电器等领域的应用越来越广泛,是实现高效电能转换的关键设备。为了满足不同应用领域对功率变流器愈来愈高的性能需求,功率变流器相关技术的研究已成为学术界和工业界的研究热点之一,其中控制策略是功率变流器技术研究的核心,直接决定了变流器控制系统的动态性能与稳态性能。需要注意的是,功率变流器往往存在未知的负载以及参数不确定性,并且功率开关器件的导通与关断使得功率变流器在不同的电路结构间不断切换,具有非线性特性。当采用线性控制策略作为功率变流器的控制器时,复杂的运行环境、系统运行状态的改变以及未知的负载和参数不确定性等因素会影响系统的性能,可能导致动态响应速度慢、抗干扰能力和鲁棒性差、稳态性能差等问题。作为一类特殊的非线性控制策略,滑模变结构控制策略具有快速的动态响应、对外部扰动以及不确定性不灵敏等优点,对于存在变结构特性的变流器具有较强的适用性,在工业领域与学术领域获得了显著的研究与应用成果。因此,开展基于滑模变结构算法的功率变流器控制方法研究,对于提升功率变流器系统的性能具有重要的理论意义与实用价值。本论文选择DC/DC Buck功率变流器和三相三电平NPC整流器两种典型的功率变流器为研究对象,基于对终端滑模控制、自适应滑模控制、模糊滑模控制、超螺旋算法等滑模变结构控制策略的研究,提出了一系列改进方案,从而提高功率变流器系统的性能。本论文的具体研究内容以及创新点叙述如下:1.针对包含未知负载和参数不确定性的DC/DC Buck功率变流器,在单环控制结构的基础上提出一种基于观测器的自适应非奇异快速终端滑模控制策略。首先,为了降低系统中不匹配干扰项对控制精度的不良影响,采用非线性干扰观测器估计匹配干扰与不匹配干扰。其次,在非奇异终端滑模控制策略的基础上设计一种自适应非奇异快速终端滑模控制策略,从而提高系统抖振抑制能力与输出电压的动态性能。最后,通过实验证明了提出控制策略的有效性与优越性。2.针对存在未知负载的三相三电平NPC整流器,采用包含三个控制环的直接功率控制结构,设计一种基于观测器的改进型双层嵌套自适应滑模控制策略。首先,针对功率跟踪环,采用一种自适应超螺旋算法,在有限时间内实现有功功率跟踪误差与无功功率跟踪误差的有界收敛。其次,针对直流侧电压调节环,提出一种基于干扰观测器的改进型双层嵌套自适应滑模控制策略,解决双层嵌套自适应滑模控制策略的两点问题,并实现直流侧电压调节误差的有界收敛。紧接着,针对直流侧电压平衡环,采用PI控制策略平衡两个直流侧电容的电压。最后,通过实验平台测试提出的控制策略的性能。3.考虑到模糊滑模控制策略在NPC变流器控制领域的研究较少,针对三相三电平NPC整流器,提出一种包含三个控制环的基于模糊逻辑系统的滑模控制策略,通过模糊逻辑系统提升滑模控制策略的性能。首先,针对功率跟踪环,提出一种模糊超螺旋算法,在有限时间内实现功率跟踪误差的有界收敛。其次,针对直流侧电压调节环,提出一种基于模糊观测器的模糊滑模控制策略,实现了直流侧电压调节误差的有界收敛。紧接着,采用PI控制策略作为直流侧电压平衡环的控制器,实现两个直流侧电容电压的平衡。最后,通过实验验证提出控制策略的有效性与优越性。4.针对三相三电平NPC整流器,提出一种具有快速动态响应的模糊滑模控制策略,避免出现直流侧电压动态响应速度受限的问题。首先,针对功率跟踪环,提出一种改进型超螺旋算法,实现功率跟踪误差的快速收敛。其次,针对直流侧电压调节环,设计一种连续的基于超螺旋扩展状态观测器的模糊滑模控制策略,快速收敛直流侧电压调节误差到达有界区域。紧接着,直流侧电压平衡环采用PI控制策略控制两个直流侧电容间的电压差。最后,实验结果展示了所提控制策略的控制性能。