近年来,永磁同步发电机在诸多领域得到广泛的应用,如风力发电、电动汽车和能量储存等。发电机产生的交流电能可通过PWM整流器转换成直流电能。PWM整流控制性能优良,具有短路电流小、电压控制范围大和电压调整率低等优点。在很多的应用场合,发电机的运行转速很高,可能会达到每分钟上万转,此时发电机的基波频率会很大。传统的功率器件的斩波频率有限,当发电机基波频率很大时,在一周期内的PWM斩波次数会很少,这样会造成电机电流谐波增大、控制性能恶化等后果,系统甚至不能正常工作。当电机运行于高速状态时,为了保证PWM整流器控制性能,需要提升整流器的开关频率。本文对永磁同步发电机整流系统、PWM整流器的工作原理和相应的矢量控制方法进行详细分析。针对整流器斩波频率不足的问题,在硬件结构和软件算法两方面提出了相应的解决办法。从硬件结构方面,可以通过增加功率开关管的个数来实现等效开关频率的提升。一方面可使用开关管串并联的方式,使串并联的开关管共同完成斩波任务。另一方面可改变发电机绕组的连接拓扑,将发电机中性点解开,构成了开绕组拓扑,然后使用两个普通的三相PWM整流器来对发电机进行控制,这样可等效实现三电平控制效果。而当双PWM整流器共用一个直流母线时,需要考虑零序电流的影响。本文通过设置零序电流调节器,有效地消除了电机内的零序电流。在控制算法方面,传统的SVPWM控制采用的是七段式实现的方式,而采用五段式来实现时可以有效地减小开关次数。本文建立了开绕组永磁同步发电机的数学模型,并通过仿真对永磁同步发电机PWM整流系统和多种提高等效开关频率的方法进行了仿真验证。结合系统要求,设计了模块化硬件电路,搭建了实验平台。对相关的控制方法进行实验,实验结果初步验证了本文提出的提高等效开关频率方法的有效性。