PWM整流器具有直流电压输出稳定、可实现单位功率因数以及能量双向流动等优点，其应用范围涵盖电力、能源和交通运输等领域。在大功率场合，往往还要求电流环具有较快的响应速度，而传统的P I控制器调节时间较长，难以满足对控制系统性能的要求。本文以PWM整流器为研究对象，对模型预测控制（MPC）理论在电力电子系统中的应用进行了研究，以提高系统的动静态性能。本文首先分析电压型P WM整流器的工作原理，建立在三相静止abc坐标系和两相旋转dq坐标系下的数学模型，并根据能量守恒定律对所建模型进行验证。介绍空间矢量调制及其实现方法，并对PWM整流器主电路参数选择进行初步的理论分析。分析模型预测控制的工作原理及三种预测控制策略：基于状态方程模型预测控制算法、基于阶跃响应模型的动态矩阵算法和广义预测控制理论。设计P WM整流器电流内环的预测算法控制器，使性能指标函数达到最优来求解预测控制方程，获得控制作用。分析预测控制器中主要参数对系统性能的影响，并针对预测算法计算量大的问题，提出简化算法的方法，提高预测控制算法应用于电力电子系统中的可行性。本文采用Matlab/Simulink搭建仿真模型，并对所设计的预测控制器与PI控制器的控制效果进行分析比较。最后利用dSPACE实验平台对控制算法进行了实物验证。实验结果表明，电流内环采用预测控制器的PWM整流器能够获得更快的电流响应速度，通过选取合适的预测算法，能够实现整流器单位功率因数运行、较小的有功和无功功率波动。同时，直流侧输出电压稳定，网侧电流畸变率低，系统功率因数高。