三相整流器被广泛应用于风力发电、大功率充电站、通信电源、不间断电源等领域,相比于传统两电平变换器,三电平变换器具有器件电压应力低、电磁干扰小、滤波器件少的优势,因此,三相三电平整流器正逐步取代三相两电平整流器成为了目前研究的热点。输入电流的高频纹波和低频谐波是三相三电平整流器重点关注的特性。一方面,电流高频纹波大小是滤波电感和差模噪声滤波器优化设计的依据;另一方面,三相整流器的输入电流的低频谐波需要满足相应电网谐波要求。对输入电流高频和低频特性的分析和优化是减少变换器体积、损耗、降低传导噪声和并网电流谐波的关键。然而,三相三电平众多的开关模态和组合方式增加了电流特性的分析难度。另外,广泛采用的磁粉芯电感具有软饱和问题,其电感值会随电流增加而降低,这不仅恶化了电流的高频纹波和低频谐波,并且进一步增加了电流特性的分析及优化难度。因此,本文研究的主旨是三相三电平整流器的输入电流特性分析及优化,主要的研究内容如下:1)提出了考虑电感饱和特性的三相三电平整流器电流纹波分析方法。电感电流纹波分析是电感设计、损耗建模和调制方式优化的基础。三相三电平变换器模态数量及组合方式众多,这给电流纹波的分析带来挑战。不仅如此,三相电感的饱和会改变滤波电感两端压降,改变电感电流纹波特性,这进一步增加了电感电流纹波的分析难度。针对该问题,本文介绍了一种基于空间矢量的三相三电平整流器电流纹波分析方法,提出了一种考虑电感值变化的电感压降计算方法。基于该计算方法,推导了不同扇区的电流纹波峰-峰值的解析表达式,并且根据表达式的计算结果获得了电流高频纹波大小在调制比-相位平面的分布图。最后,通过一台三相三电平整流器实验样机验证了本文提出的电流纹波分析方法的正确性。2)提出了三相三电平整流器磁粉芯电感的参数化设计方法、损耗建模方法和优化设计流程。磁粉芯电感值的非线性增加了三相三电平整流器最大电流纹波的计算难度;不仅如此,这一特征使设计人员难以精准确定满足技术指标的电感磁芯尺寸及匝数,并且电感值的非线性还会增加电感损耗建模难度。针对该问题,本文首先推导了考虑电感值变化的三相三电平整流器的最大电流纹波计算公式。其次,提出了一种磁粉芯电感的参数化设计方法,该方法可以依据技术指标、材料特性等参数直接计算出满足设计要求的磁芯尺寸及匝数,而不需要反复迭代试错。之后,本文建立了磁粉芯环形电感的完整损耗模型,并且在参数化设计方法和损耗建模的基础上提出了一种优化设计流程。最后,以10 k W三相三电平整流器的滤波电感为设计目标,采用所提优化流程获取了两个优化设计方案,绕制了相应的磁粉芯电感。在三相三电平整流器实验样机中测试结果表明,两组电感均能满足抑制最大电流纹波的技术指标,实验结果与理论值纹波相对误差小于6%。另外,两组电感下电流谐波畸变率（Total Harmonics Distortion,THD）均小于2.5%,系统效率高于98.2%。3)提出了用于减少桥臂并联三相三电平整流器电流纹波的混合空间矢量调制策略。桥臂并联是扩展三相三电平整流器输出功率、降低滤波元件体积的一种有效途径。桥臂数量的增加虽然增加了电感电流纹波的分析难度,但是同时使调制方式变得更加灵活,给进一步降低电感电流纹波大小带来可能。因此,本文首先分析了传统调制方式下桥臂并联三电平整流器电流纹波改善不明显的原因。之后,提出了一种能够降低高频电流纹波大小的混合空间矢量调制策略,该策略在电流过零点采用载波移相180°的过零钳位调制策略,而在电流峰值处采用载波移相90°的三电平空间矢量调制。与传统调制方式相比,本文所提的方法能够显著减少电感电流纹波,降低所需要的滤波元件参数,开关频率谐波含量由2.34%降低到0.7%。不仅如此,对于能量单向流动的三相三电平整流器拓扑,所提方法还能够消除电流过零点畸变,电流THD由4.31%降低到2.77%。4)提出了适应电感值宽范围变化的三相三电平整流器的电流谐波抑制策略。为了充分利用磁粉芯,通常设计磁粉芯电感在峰值电流处的饱和程度较大,这使电感值在流过正弦电流时会发生大范围变化。电感值的宽范围变化会降低现有的谐波控制策略效果,恶化输入电流的低频谐波特性。为了解决该问题,本文提出了一种基于控制带宽最大化原则的电流谐波抑制策略。该策略一方面采取瞬时电感补偿的方法消除电感量宽范围变化对电流环带宽的限制;另一方面,由于未加入额外的用于抑制谐波的控制器,其占用DSP的时间资源很少,因此可以提高采样频率至开关频率的两倍,可以进一步提升电流环带宽。与传统控制策略相比,采用本文所提方法能够将电流环带宽尽可能的扩展,电流环带宽能够扩展到传统控制策略的4倍以上。因此,所提方法能够有效抑制输入电感变化的三相整流器输入电流的低频谐波,额定负载电流THD小于2.5%,半载电流THD小于4%。不仅如此,在同等条件下分别测试了其他两种传统方法的电流谐波,结果表明所提方法具有更好的谐波抑制效果和动态性能。