电压型变流器因其输出灵活可控而被广泛应用,如逆变电源、不间断供电电源(UPS)、有源电力滤波器(APF)、静止无功发生器(SVG)、统一潮流控制器(UPFC)、新能源并网逆变器和电能质量试验电源等,电压型变流器的输出的稳态精度和动态响应速度将决定这些应用装置的可靠性。传统的波形控制策略对输出交流量的幅值、频率以及相位具有较好的稳态精度,但在负载扰动及非线性负载的情况下输出波形的稳态精度和动态响应速度难以满足要求,因此对电压型变流器的输出波形研究具有重要的意义。本文首先对电压型变流器的结构进行分析,建立了单相电压型变流器的模型,并对引起输出电压波形畸变的主要原因:器件死区和负载电流扰动,进行了理论分析。为了保证输出电压快速、准确地跟踪上指令电压波形,考虑到输出阻抗的存在使得扰动电流会在输出电压上产生一个压降,影响输出电压的波形,进而在传统的电压外环电容电流内环的基础上引入电感电流微分前馈,通过将电感电流中的谐波分量进行前馈控制消除其对输出电压的影响,并通过理论分析和仿真研究,说明该方法可以有效地提高稳态下的输出精度和动态下的响应速度。并且通过比较在不同的电压控制器参数下输出波形畸变率,得到该控制策略可以有效的减轻电压控制环的压力,提高输出电压控制的稳态精度。其次,针对电感电流微分前馈会导致在较小扰动下输出无穷大控制量的缺点,提出了微分前馈的分次谐波提取实现方法,可避免负载扰动突变导致输出不稳定的问题。最后给出了电能质量电压扰动源的实验系统的设计方案和硬件参数的设计,并将该微分前馈控制应用于电压扰动源的实验系统中。对各种电能质量波形进行分析对比,得到采用该微分前馈控制策略后输出电压的稳态精度相对于未加入时得到提高,同时也对电压控制器不同参数下的输出波形进行对比分析,发现加入电感电流微分前馈控制后对电压控制器的参数要求降低,减轻电压控制环的压力。证明了提出的微分前馈方法对输出电压的稳态精度具有提升的效果,同时可以减轻电压控制环的压力。