电力牵引传动系统作为高速列车的心脏,对列车的稳定快速运行起到至关重要的作用。为了进一步提高列车的运行速度,需要提高牵引传动系统的功率密度,而基于电力电子变压器（Power Electronic Transformer,PET）的牵引传动系统逐渐成为未来发展方向之一。单相级联H桥整流器（Cascaded H-bridge Rectifier,CHBR）作为PET的前级电路,其性能表现对整个系统的稳定可靠运行极为关键。因此,开展基于CHBR的控制算法具有重要理论价值和工程实际意义。本文以单相CHBR为研究对象,以有限控制集模型预测功率控制（Finite-Control-Set Model Predictive Power Control,FCS-MPPC）算法为理论基础,研究了基于CHBR的简化MPPC算法,主要内容如下:首先,详细分析了CHBR的电路拓扑结构及工作原理,并推导出其数学模型。另外,介绍了几种常见调制方法的原理及其谐波分布特点,并给出了一种基于CHBR的传统直接功率控制（Direct Power Control,DPC）框图。其次,为了实现FCS-MPPC算法,推导了CHBR的功率预测模型,并根据电压平衡控制方法的实现方式详细介绍了两种不同的评价函数。为了解决传统FCS-MPPC方法下开关频率不固定、电流谐波大等缺点,提出一种基于两矢量的模型预测功率控制（Dual-Vetor-based Model Predictive Power Control,DV-MPPC）算法,在一个开关周期内同时作用两个电压矢量,大大提高了系统稳态性能。在此基础上,提出一种基于两矢量的简化模型预测功率控制（Dual-Vetor-based Simplified Model Predictive Power Control,DVSMPPC）算法,省去了滚动计算过程,显著降低了算法计算量。然后,针对CHBR的电压不平衡现象,分析了其产生原因及影响,并提出一种基于负载电流计算的电容电压平衡控制算法。该算法结合负载电流调整各模块调制度增量,在实现电压平衡控制的同时取消了传统方法中的PI控制器,进一步简化了系统的控制结构。最后,搭建了基于3模块的CHBR小功率实验样机,并对传统FCS-MPPC、DVMPPC和DV-SMPPC三种算法进行实验验证与对比分析,实验结果验证了所提算法的正确性与有效性。