如今,单相三电平PWM整流器已经广泛应用于铁路电力牵引领域,例如CRH2/CRH380A等车型的牵引变流器中,相较于整流器传统的两电平拓扑结构,三电平结构拥有电子元件承受更低关断电压,等效开关频率更高等优势,因此更适用于电气化铁路的工作环境。然而高速动车组为了减轻车体的重量及体积,实现轻量化设计,取消了能够有效吸收脉动电压的LC谐振滤波电路,导致网侧电流谐波含量尤其是低次谐波含量的增加,降低了系统的性能。且由于三电平整流器自身拓扑结构的原因,中性点电位会产生漂移,使网侧电流谐波进一步增大,可能损坏开关器件。所以,针对整流器网侧电流谐波抑制策略的研究受到了国内外学者的广泛关注。本文首先介绍了无LC谐振滤波回路的单相三电平PWM整流器的拓扑结构、数学模型及工作原理,研究了三种常用控制策略:瞬态直接电流控制、预测电流控制与基于d-q坐标系下的电流解耦控制的原理,分析了网侧二倍电网频率纹波电压与中点电位不平衡产生的原因,及其对网侧电流谐波的影响。其次,为了实现抑制整流器网侧电流谐波的目标,对在电压外环中分别使用直流电压动态补偿、低通滤波器、N次陷波滤波器、动态补偿+低通滤波器与低通滤波器+N次陷波器组合;在电流内环中分别使用带相位补偿的多重化准比例谐振控制器与奇次重复控制器的谐波抑制方案进行了理论分析,并详细介绍了参数设计步骤与离散化的方法,此外还介绍了一种基于滞环调节的脉冲转换方案来解决中点电位不平衡的问题。最后,基于Matlab/Simulink仿真环境搭建了单相三电平PWM整流器仿真模型,对本文介绍的三种常规控制策略与不同网侧电流谐波抑制方案在牵引与制动工况下分别进行仿真研究。通过对不同方案不同工况下得到的仿真数据、波形进行分析和对比,验证了本文提出的网侧电流谐波抑制方案的正确性和有效性。