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随着电力电子装置在交通、通讯、能源、国防、工业制造、航空航天、环境保护、家电等社会各领域的广泛应用,其改善人们工作、生活方式的同时,也向电网注入了大量谐波和无功功率,严重污染电网并影响其他并网装置的安全可靠运行,降低了电能质量。而在众多电力电子装置中,整流器占比最高。因此,研究具有单位功率因数运行,网侧谐波含量少,满足未来高电压、大功率场合的整流器十分必要。VIENNA整流器是性能卓越的三电平整流器,具有结构简单,无桥臂直通问题,功率开关少,功率因数高等优点,深受广大学者的关注。本文将对三相六开关VIENNA整流器进行研究分析。本文首先详细分析了VIENNA整流器的拓扑结构和工作原理,讨论整流器在不同电源电压极性和开关状态下的工作特性,设计相应的等效开关模型,并利用基尔霍夫定律推导建立起abc、αβ、dq三种坐标系下VIENNA整流器的数学模型,根据工作模态分析了VIENNA整流器的空间电压矢量分布情况。然后基于瞬时功率理论,对VIENNA整流器基于开关表和空间电压矢量调制的直接功率控制策略进行了研究分析,设计了滞环控制器和开关矢量查询表,推导了空间矢量调制技术(SVPWM)的实现流程,设计了中点电位平衡控制策略。针对VIENNA整流器常用的这两种直接功率控制的缺点,引入预测控制,结合空间矢量调制技术设计了模型预测直接功率控制策略。分析预测控制原理并建立VIENNA整流器的功率预测模型,鉴于预测控制存在计算延时的问题,设计了延时补偿优化预测模型。通过仿真对比了三种控制策略的控制效果,验证了模型预测直接功率控制的可行性和优越性,其具有结构简单、控制容易、开关频率固定、动稳态性能好、功率因数高和谐波含量少等优点。最后完成了硬件电路的参数设计,搭建了VIENNA整流器的实验样机平台,并进行实验验证。实验结果表明三相VIENNA整流器输出电压稳定在700V,实现单位功率因数运行,直流母线中点电位平衡,网测电流谐波含量低于国家标准,系统静态、动态性能好,控制效果理想。