随着电力电子装置的大量应用,其中的不可控和相控整流产生的谐波电流对电网的污染日益严重。有源功率因数校正技术(Power Factor Correction,PFC)已广泛应用于单相电源设备,有效改善了用电设备的谐波情况。由于三相交流电源是一个相互耦合的系统,单相PFC技术一般无法直接应用于三相系统。相较于boost升压型PFC电路,以buck变换器为基础的降压型三相PFC电路,具有较低的器件电压应力、宽范围降压输出、较强输入、输出电流控制能力等特点。因在服务器电源、电动汽车动力电池充电等方面的应用,以及超导储能技术的发展,使降压型三相PFC技术逐渐成为一种非常有前景的技术;尤其是近年来发展的谐波电流注入型(Harmonic Current Injection,HCI)降压三相PFC变换器,具有低电压应力、低开关损耗、控制简单等特点而备受关注。深入研究该类PFC变换器的电路拓扑及其控制策略等相关技术具有重要的理论价值和实际意义。(1)本文围绕谐波电流注入降压型三相PFC电路(Swiss整流器)进行研究,针对其谐波电流注入网络开关切换的死区时间对输入电流的影响,提出一种改进谐波电流注入网络的三相PFC电路,可使注入网络开关驱动信号产生交叠,实现了工作区间的平滑切换,降低输入电流THD,改善输入特性和系统可靠性。论文详细分析改进注入网络降压型三相PFC电路的工作原理和工作过程,进行了电路稳态关系、器件应力等电路特性分析。深入讨论了所提电路高频双开关管同步与交错驱动对输入电流、电感电流纹波及效率的影响。推导出同步和交错驱动与电感电流纹波的参量关系,建立驱动方式设计指导原则;通过仿真和样机实验进行分析验证;(2)基于系统能量平衡的动力学建模方法,本文进行了谐波电流注入降压型三相PFC电路的理想和非理想EL建模,并在此基础上推导出其开关周期平均等效电路模型。所建模型具有普适性和系统性的特点;建模过程没有任何近似处理,保留了系统的全部非线性信息;(3)本文针对所提谐波电流注入降压型三相PFC电路,其输入电流质量容易受直流侧电感电流纹波影的问题,结合单周期控制技术,提出一种非线性控制策略,以进一步提高输入电流质量,降低THD。根据已建立的电路开关周期平均等效DC-DC模型,推导出该非线性控制的数学模型,说明控制具有优良的参数控制性能(性能鲁棒性)。基于Lyapunov第二定理证明,在以buck变换器为基础的降压型三相PFC电路中,所提控制具有宽范围的系统稳定性(稳定鲁棒性)。在控制电路的设计分析中,计及了输入滤波器造成的电流相移。最后通过仿真和实验验证了上述理论预期;(4)在一些低输出电压且无需隔离的场合,以buck为基础的降压型三相PFC电路,开关管工作的占空比过小,导致器件应力和开关损耗增大,转换效率偏低;甚至可能产生控制与工作稳定性的问题。本文提出一种非隔离大降压变比的三相PFC电路,利用改变后的三开关(或六开关)谐波电流注入网络,结合二极管组成的开关电感单元,拓展开关管工作的占空比。论文分析了该电路的等效DC-DC模型、电压变比关系和纹波特性,样机实验验证了相关电路特性,并讨论了该电路结构多机并联时的均流问题;(5)针对三相电路高电压大电流的特点,为进一步提高PFC电路的变换效率,本文深入研究了低应力的无源无损软开关方案,提出一种具有最小电压、电流应力的无源无损软开关单元,并拓展应用于六种基本的PWMDC-DC变换器。以buck电路为例详细分析软开关的工作原理,总结归纳出其在六种基本变换器中的统一电路模型,并在此基础上给出了谐振网络参数的设计准则。通过仿真与Swiss整流器样机实验,进行软、硬开关电路效率的对比验证。