由于PWM整流器具有网侧电流正弦化、能量可以双向流动和单位功率因数运行等优点，在电能转换领域发挥着越来越重要的作用，被广泛应用于高压变频调速、高压直流输电、风力发电以及无功补偿等领域。近些年来，有学者提出了在PWM整流器的交流侧采用LCL滤波器取代传统的L滤波器应用在中大功率场合。LCL滤波器跟传统的L滤波器相比，在取得相同滤波效果的同时所需电感量较小，但LCL滤波器存在谐振的问题，参数的设计和控制策略选取不合适，会影响系统稳定性。因此，对LCL滤波器的参数设计和控制策略的研究，具有重要意义。本文的研究重点是LCL滤波器的参数智能优化设计以及基于虚拟磁链的直接功率控制策略。主要内容如下：首先总结了PWM整流器网侧电流正弦化，功率因数可控，及能量双向流动等优点。同时提出了网侧单电感滤波器带来的谐波问题，导致系统动态性能变差的缺点。进而给出了基于LCL滤波的PWM整流器，在交流侧采用LCL滤波器，不仅更有效的抑制了谐波，还在同样的谐波要求下，降低了电感体积，提高了系统动态性能。接着又分析了PWM整流器的工作原理，推导了传统的L滤波器的PWM整流器的拓扑结构和数学模型，并建立了LCL滤波的PWM整流器在a-b-c坐标系，α-β坐标系和d-q坐标系下的数学模型，两者比较，最后分析了产生谐振的原因。然后针对LCL滤波器导致系统出现的谐振问题，分析了有源阻尼和无源阻尼的控制方法。由于无源阻尼需要串联或者并联电阻用以消除谐振，进而给系统带来损耗，所以无源阻尼的研究成了当下的热门。由于LCL滤波的PWM整流器是高阶、非线性、强耦合的多变量系统，本文对LCL滤波器的参数选择方法和步骤进行了分析，介绍了传统的分布设计法和简易设计法，并进一步用MATLAB语言设计了基于粒子群算法的参数寻优程序，通过和传统设计方法的比较，发现粒子群算法的收敛性更高。最后提出并实现了利用虚拟磁链进行定向的三相PWM整流器的直接功率控制方法，不仅可以取消电网电压传感器，还能保证系统的可靠性能，而且由于纯积分环节的滤波器特性，还可以在非理想电网条件下运行。还讨论了把空间矢量调制方法跟基于虚拟磁链的直接功率控制相结合的控制策略，并分析了它的优缺点，是一种非常有价值的控制方法。然后在理论分析和仿真验证的基础上，搭建了基于LCL滤波的三相电压型PWM整流器的实验平台，得到了初步实验结果，实验结果表明，直流侧输出电压稳定，网侧电流畸变率低，功率因数高，抗负载扰动能力强，能够满足控制要求，从而验证了控制方案的正确性。