随着经济和工业控制技术的发展,高压大功率变换器应用领域越来越广泛。目前在油田抽油机应用领域,相对于广泛应用的两电平变换器结构,多电平变换器具有很多优点,如功率器件开关应力小、直流母线电压等级高、输出电压谐波含量低等。其中,二极管中点钳位型(NPC)三电平变换器对硬件要求较低,在变频控制领域的应用越来越得到广泛研究和应用,是一种广泛应用的变换器结构。针对二极管中点钳位型三电平PWM变换器电容中点偏移问题,本文分析了NPC详细三电平变换器电容中点电压发生偏移的原因,详细分析了三电平SVPWM调制原理,利用正负小矢量实现了两种电容中点平衡控制方法,但是此方案在大电流和较高调制比的情况下,引起中点电压低频振荡。针对中点电压低频振荡问题,本文提出一种改进的虚拟空间矢量调制(VSVPWM)方法,将正负小矢量引入虚拟空间矢量调制方法控制中,实现中点电压平衡的反馈控制,但因为一些矢量区间内无法对中点电压进行反馈控制,一些学者提出了混合调制控制方法。本文提出一种变虚拟空间矢量调制(VVSVPWM)方法,利用调节虚拟中矢量输出的中点电流,并且分配正负小矢量作用时间来实现中点电压平衡控制,此方法解决了SVPWM调制方法引起中点电压低频振荡问题,同时解决了虚拟空间矢量调制方法无法在一些调制区间范围内实现中点电压的平衡控制。两电平整流器控制需要通过已知的电感参数值进行电流解耦控制,实际工程应用中,电感参数不易测量,在较大电流流经电感时容易饱和,电流解耦效果一般。本文提出了一种三电平整流器无电感参数电流解耦策略,电压外环采用传统的PI控制。同时,为增强系统对于负载变化的扰动性能,本文利用负载电流观测器观测负载电流做电流前馈控制,提高三电平整流器的动静态性能和鲁棒性。仿真结果和实验结果均验证了本文所提方案的可行性。直接功率控制作是PWM整流器另一种常用的控制方案,通常的直接功率控制采用的开关频率不固定,给三电平PWM整流器的控制带来一些困难,比如难以实现电容中点电压的平衡控制。本文采用一种固定开关频率的三电平PWM整流滑模直接功率控制策略。此控制策略不需要锁相环锁相进行同步旋转坐标系变换,在两相静止坐标下,直接推导出三电平整流器的滑模直接功率数学模型,控制方法实现简单。本文对提出的三电平直接功率PWM整流滑模控制策略进行了仿真研究,仿真结果验证了所提控制策略的可行性。