随着高速铁路快速发展,高速列车轻量化成为了重要的发展方向。车载电力电子变压器由于其体积小、重量轻等优势,是广大学者的研究重点。本文所研究的单相级联整流器是电力电子变压器的重要组成部分,其稳定运行对电力电子变压器正常工作起至关重要的作用。首先,本文对单相二极管钳位级联整流器拓扑结构、工作原理、数学模型进行了详细分析;通过对瞬态直接电流控制策略进行深入研究,设计了单相二极管钳位级联整流器整体控制策略;并且,对基于PI控制器的模块间电压均衡控制策略进行深入分析,探讨了其均压能力局限性。通过MATLAB/Simulik仿真分析,验证了瞬态直接电流控制策略以及基于PI控制器的模块间电压均衡控制策略的有效性。为了实现快速、宽范围的直流侧电压均衡控制,本文对级联整流器模块间、模块内电压不平衡成因进行了深入分析。发现了冗余矢量对直流侧电压均衡控制的重要影响。考虑一维SVPWM调制策略具有丰富的冗余矢量,研究了电压均衡控制策略与一维SVPWM调制策略的结合方法。提出了一种基于一维SVPWM调制的电压均衡控制策略,充分利用一维SVPWM调制中丰富的模块端口电平矢量,具有较强的直流侧电压均衡能力。该策略根据当前状态下级联整流器的网侧电流以及直流侧电压的实时参数,对下一状态最优均压模块进行预先选择,因此具有算法简单、动态响应速度快的特点。在此基础上,制定了端口电平变化规则,保证各模块端口电平不发生越级跳变。在MATLAB/Simulink软件上对基于一维SVPWM调制的电压均衡控制策略的有效性进行了验证,并对其均压极限能力进行了初步探索。最后,搭建了小功率实验平台,对单相二极管钳位级联整流器的拓扑结构、数学模型、控制策略进行了实验验证。在FPGA控制芯片上完成了基于一维SVPWM调制的电压均衡控制策略程序设计,在单相二极管钳位级联整流器小功率实验平台上完成了算法验证。在此基础上,对该电压均衡控制方法的极限能力进行了实验验证。