在电机控制领域,目前主流的变频调速系统通常使用交-直-交结构的变频器,但前级整流装置大多采用了二极管整流或晶闸管相控整流,导致了大量的谐波注入电网,而且在电机制动时,无法将能量回馈至电网,这显然不符合当今时代发展的主题。可逆三相PWM变换器具有网侧单位功率因数、网侧电流谐波畸变率低以及能量双向传输等特点,应用于驱动器的前级整流装置,可有效治理电网“污染”问题,并能提高系统运行效率,减少能量损耗。因此近年来,对高功率因数可逆三相PWM变换器的研究已成为社会各界的热点。论文在双向可逆PWM变换器的工作原理基础上结合驱动器负载的特点,研究带驱动器负载可逆三相PWM变换器的双向工作机理和控制方法。分析了可逆三相PWM变换器的工作原理,揭示了三相PWM变换器的四象限运行机理;研究了基于预分解矩阵的空间矢量调制策略,避免了非线性算法,从而节省了芯片资源。针对可逆三相PWM变换器在电机驱动器负载场合的应用,结合后级驱动器负载的特点,分析了前级可逆三相PWM变换器的双向工作原理。为实现网侧的高功率因数,论文采用电网电压矢量定向的双闭环控制方法研究了三相三电平PWM变换器的双向控制策略。基于功率平衡建立了网侧电流到直流侧电压的小信号模型,并引入电流解耦控制方法实现了 d、q轴电流的独立控制,从而简化了电流环的设计,在此基础上推导了电流环和电压环的传递函数,给出了电流环和电压环调节器参数的设计方法。为了适应驱动器负载的宽直流母线电压范围,论文研究了模糊PI控制算法,给出了直流母线电压外环的模糊PI控制器的设计方法,采用加权平均法去模糊化,得到自适应的电压外环PI控制参数,从而实现电流内环的给定,在获得系统高稳定性的同时加快了直流母线电压的调节。论文研究了可逆三相三电平PWM变换器高可靠性软件架构的设计方法。首先根据可逆三相PWM变换器的实际运行状态给出了系统状态机的设计方法,通过状态切换函数可实现系统6种状态的切换。考虑到系统实际运行过程中可能产生的故障,在故障检测部分和其它状态切换过程中都结合采样数据进行了系统故障检测设计,从而确保了系统的安全稳定运行。然后对AD采样中断进行了设计,包括ADC数据采样和处理、控制算法和故障快速保护功能设计。针对相序的鉴测,本文提出了一种新型过零检测相序自适应控制方法,通过在系统状态机中的检测状态对电网相序进行鉴相,实现了相序自动检测和控制的快速算法,这种新型过零检测相序的方法无需复杂的锁相环相位计算,可节省大量的内存资源,并能适应三相四线与三相三线接入方式下的相序自适应调整,从而提高了可逆三相PWM变换器的环境适应性和可靠性。论文给出了可逆三相PWM变换器的硬件实现架构和主要硬件参数的设计方法,并研究了硬件的可靠性设计方法。给出了包括功率开关管选型、变换器桥臂侧电感参数、和直流侧滤波电容的选取方法;分析了漏电流检测电路的工作原理,并对漏电流检测互感器的磁件参数进行了设计。研究了辅助电源供电架构和高压起动电路的工作原理,并给出了辅助电源中Buck电路的电感和反激变压器的设计方法。最后给出了硬件看门狗电路的设计原理和方法。这些设计方法有助于可逆三相PWM变换器的可靠运行。论文搭建了基于驱动器负载应用的可逆三相PWM变换器PSIM仿真模型,验证了所采用电路和控制策略的可行性。在仿真指导下,研制了基于TI公司DSP TMS320F28335实现的全数字控制16kW实验样机。通过实验和仿真波形的分析验证了本文所研究理论和设计方法的正确性。