21世纪以来,国家经济进入高速发展阶段,但同时造成的环境污染和不可再生能源短缺等问题日益加剧。为达到节能减排的目的,因此出现了各类新能源装置,同时对其功率等级也提出了更高的要求。PWM变流器是变流系统的核心技术之一,传统的不可控或者半控功率器件,存在效率低,谐波大等问题。三电平PWM变流器能够以任意功率因数运行,实现能量的双向流动,是一种新型大功率变流系统,在能够以高功率因数运行的同时,具有开关损耗小,开关应力低,电流谐波畸变率低,输出直流母线电压可调等优点,非常适用于大功率变流技术场合。本文以此为背景对三电平PWM变流器的拓扑结构、工作原理和控制策略等方面进行了深入的分析和研究。搭建了基于三电平PWM变流器的实验样机并实现稳定运行。全文的内容安排如下:首先,对三电平变流器的工作原理和拓扑结构进行了分析,深入研究了其数学模型和基于60°坐标下的空间矢量(SVPWM)调制过程,详细推导了6路调制波产生的数学表达式,简化了程序实现流程,使调制过程更易于直观化和数字化。其次,针对三电平PWM变流器控制系统的动态性能和鲁棒性,对三电平变流器的控制策略进行了深入研究。将H∞理论应用于三电平控制系统,推导出其传递函数,提出将重复-H∞控制策略应用于电流内环,使系统稳定性和抗干扰能力得到了有效的提高。该算法应用在两相静止坐标系下,无需锁相环、坐标旋转和解耦控制,使系统模型得到了简化;提出了将直流侧电容储能作为电压外环PI控制器的反馈量进行均压控制,使得直流电压能够无静差跟踪。针对直流侧两个串联电容存在电压不平衡问题,通过对调制策略的分析,得出其产生的根本原因,提出了一种变开关序列控制策略,该控制方法在没有额外增加开关器件开关损耗的同时,能够有效的抑制中点电压的偏移,弥补了传统控制在低调制度下无法控制电位平衡的问题。通过仿真和样机实验与传统控制方式进行对比,证明以上控制策略能够达到良好的控制效果。最后,采用PC/104和FPGA等芯片作为控制核心,完成了三电平PWM变流器实验样机的搭建。并完成PC/104与外围芯片的通讯和硬件电路的设计,FPGA硬件程序的设计完成了IGBT驱动信号的产生。通过对样机运行时实验波形的分析,验证所提控制策略的优越性。