有源前端（Active Front End,AFE）整流器具有许多优点,在变频调速领域已逐步取代使用不可控或相控器件的整流器,与PWM逆变器构成AFE变频器。作为一种“绿色电能变换”装置,AFE变频器应用在船舶电力推进系统中,可以改善船用电网谐波污染、推进电机工作效率低等问题。有源前端整流器是AFE变频器的前端装置,与电网相连接,起到能量传输与稳定直流电压的重要作用。AFE整流器是非线性系统,考虑船舶改变航速时会引起直流电压很大的波动,还有其他不确定性扰动,与线性控制方法相比较,非线性控制方法具有优良的抗干扰性,能够提高整流器的动态性能。因此,对船用AFE变频器前端整流器装置设计与控制算法的研究具有重要意义。本文主要完成了船用AFE变频器前端整流器的设计与实现,以及AFE整流器的前馈解耦PI控制和非线性控制技术的研究,主要工作如下:首先,研究了有源前端整流器的电路拓扑,并分析了其运行时的工作原理;运用Clark、Park变换建立了整流器在旋转坐标系中的数学模型。基于三相静止坐标系的数学模型,分析了SVPWM调制算法的实现过程。其次,研究了PI双闭环前馈解耦控制策略,以电压环输出到直流侧电压的小信号模型设计电压外环参数;使用单同步坐标系软件锁相完成电网电压定向。基于Matlab/Simulink完成了仿真实验,结果表明PI线性控制算法满足功能需求,但在动态性能表现方面有局限。然后,为了解决PI线性控制的局限问题,根据滑模控制与反馈线性化控制理论,研究了一种双闭环的混合非线性控制方法。以滑模控制理论去设计电压环的控制器,电流内环以反馈线性化控制解耦后,再以滑模变结构理论设计控制器。为验证该方法的正确性,基于Simulink建立了仿真模型,与PI线性控制的结果对比,系统在抑制超调、谐波和抗干扰性能方面有所提升。最后,完成了整个有源前端整流器的设计,包括主电路参数的选型,采样与通信电路的设计,并采用DSP TMS320F28377D作为主控芯片设计了系统的软件程序。在此基础上,搭建了一台160k W/380V的实验样机,完成了带载启动、负载扰动、温升测试实验。结果表明采用的控制方法性能良好,输入功率因数可达到0.99,装置额定功率运行时,IGBT内部温度符合标准,整体装置设计合理。目前,本文所设计的160k W有源前端整流器已装配于AFE变频器,并交付显利（珠海）造船有限公司使用,运行状况良好。