三相电压型PWM整流器具有网侧电流正弦化、可运行于单位功率因数及能量可双向流动等特性,在许多领域取得了广泛的应用。模型预测控制作为新兴的PWM整流器控制策略,具有优越的控制性能。本文深入研究基于模型预测控制的PWM整流器,并与已有的传统控制策略进行对比,其中传统控制策略包括：电网电压定向控制和直接功率控制。本文在传统单矢量直接功率控制基础上提出了二矢量直接功率控制,在传统单矢量模型预测控制基础上提出了二矢量模型预测控制与三矢量SVM预测控制,另外基于传统模型预测控制和二矢量模型预测控制分别提出了快速模型预测控制和快速二矢量模型预测控制。本文从理论上分析了基于电网电压定向控制的PWM整流器,并通过仿真和实验进行验证其有效性；分析了基于直接功率控制的PWM整流器的控制性能,即对矢量表机理进行分析。通过仿真和实验得出结论：相比电网电压定向控制,直接功率控制的动态性能更好。由于开关频率不固定,系统稳态性能较差,稳态时纹波较大。故本文在传统单矢量直接功率控制研究的基础上,提出了二矢量直接功率控制。二矢量的核心思想为：在一个控制周期内,从矢量表得到的非零矢量只作用一段时间,其余时间则由零矢量作用,矢量的作用时间则通过对控制目标进行优化而解析得到。仿真和实验证明,二矢量直接功率控制能够在保持传统单矢量直接功率控制的良好动态性能的同时,大大减小稳态时有功功率的脉动,使得网侧电流更加正弦,减小电流总谐波失真,提高系统的稳态性能。本文深入研究基于模型预测控制的PWM整流器,包括理论基础、仿真验证和实验测试,并与传统的控制策略进行了比较：与电网电压定向控制相比,模型预测控制拥有更快的动态响应,且稳态性能相当；与直接功率控制相比,模型预测控制将直接功率控制中开关表替换为预测模型,其选择的矢量较直接功率控制更加精确有效,显著改善了直接功率控制在稳态性能上的不足,获得更小的电流总谐波失真。本文在研究单矢量模型预测控制的基础上,提出了二矢量模型功率控制与三矢量SVM预测控制。二矢量模型预测控制借鉴了二矢量直接功率控制的思想,与单矢量模型预测控制相比,二矢量模型预测控制能够获得更好的稳态性能。三矢量SVM预测控制通过对复功率的导数进行离散化,同时对复功率实施无差拍控制,解析得到当前控制周期作用的电压矢量,进一步通过SVPWM原理合成该电压矢量。三矢量SVM预测控制保持了单矢量直接功率控制的快速动态响应,减小了功率脉动与电流总谐波失真,在改善了系统的稳态性能的同时获得了固定的开关频率。由于模型预测控制的算法较为复杂,本文针对单矢量模型预测控制与二矢量模型预测控制分别提出了快速模型预测控制和快速二矢量模型预测控制,能够有效的简化了模型,并分别证明了其与单矢量模型预测控制、二矢量模型预测控制之间的等效性。设计了两电平三相电压型PWM整流器实验平台,包括基于TI公司浮点DSP TMS320F28335的控制板与基于富士IPM7MBP75RA120的主电路,并在实验平台完成两电平PWM整流器的相关实验,并对实验结果进行分析对比,最终验证了本文所提出方法的正确性与有效性。