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以PWM整流器、无功功率补偿器和有源电力滤波器为主的电力电子变换器的研究对电网的谐波治理和无功功率补偿具有重要意义。中点箝位型三电平PWM整流器由于具有输出容量大、电压等级高、等效开关频率高等优点,得到了广泛的研究与应用。本文围绕三电平PWM整流器的关键技术进行了深入的研究。数学模型是三电平PWM整流器动态、稳态性能分析的基础。本文分析了三电平PWM整流器的工作原理,简述了中点箝位型三电平PWM整流器的各种开关状态与开关函数以及三电平电压矢量的对应关系；建立了采用占空比描述的三电平PWM整流器平均数学模型；在系统的直流工作点附近通过小信号扰动,得到系统的直流稳态模型及交流小信号动态模型,并给出了系统直流稳态工作点的设计实例和滤波电感参数的设计原则。三电平中点电位平衡是三电平PWM整流器稳定运行的基础。针对三电平变流器固有的中点电位波动问题,本文基于简化的三电平SVPWM,提出了一种混合式的三电平中点平衡控制策略。该控制策略在低调制度下,根据中点电压偏移情况,结合三相电流,明确重叠区域的扇区选择原则,克服非冗余小矢量造成的中点偏移；高调制度下,充分考虑中矢量对中点偏移的影响,对不同的小三角形设置不同的时间控制因子,实现对中点电位平衡的精细化控制。PWM整流器并网电流的有效控制是提高电能质量的关键技术。本文结合中点电位平衡控制,研究了基于电流前馈解耦的电压、电流双闭环控制策略；研究了电网三相电压不平衡时的三电平整流器并网电流控制策略；基于模拟DSP的时钟驱动机制和中断机制,提出了一种全数字电力电子仿真方法,采用S-function编写控制程序,并实现了三电平PWM整流器的全数字仿真,对控制算法进行了验证；基于半实物仿真实验平台,在电网三相电压平衡和不平衡情况下分别进行了双闭环整流实验,对比了加入中点电位平衡控制算法前后的波形变换,并对网侧电流波形进行了谐波分析。最后以DSP和FPGA作为控制核心设计了PWM整流器控制板,并搭建了三电平PWM整流器实验平台,简要分析了控制板件的设计原则、电路的结构及基本原理。基于500kW三电平逆变器实验平台分别带电感、电机空载和负载进行了开环V/F实验,对混合式的三电平中点电位平衡控制算法的有效性和通用性进行了实验验证；基于100kW三电平PWM整流器实验平台,对三电平PWM整流器的双闭环控制策略进行了实验验证,并分析了实验结果。实验结果表明本文所提出的混合式三电平中点电位平衡控制算法有很好的平衡效果,所设计的三电平PWM整流器控制系统可以稳定工作,并具有良好的动态性能。