高速铁路是交通运输系统的重要组成部分,近年来铁路的发展日益受到重视。单相三电平整流器是高速铁路列车牵引传动系统的关键设备之一,因此研究单相三电平整流器的重要性不言而喻。本文以单相三电平整流器为研究对象,首先分析其工作原理和数学模型,得出了单相三电平整流器的状态空间表达。在此基础上,从控制策略和调制策略两方面对其进行研究。在控制策略方面分析了双闭环控制、比例谐振控制、预测电流控制三种控制策略。根据经典控制理论证明了比例谐振控制可以消除网侧电流稳态误差,从理论上证明了比例谐振控制的优越性。在调制策略方面分析了空间矢量调制和特定谐波消除调制。重点研究了空间矢量调制中适用于单相三电平整流器的矢量空间划分、特定谐波消除调制中多电平拓扑消谐方程的建立及参数选择等关键问题。针对多电平拓扑中存在的中点平衡问题,分别对以上两种调制方式提出了解决方案。在理论研究的基础上,采用了PSIM仿真对“比例谐振控制+特定谐波消除调制”策略进行仿真验证,并将仿真结果与比例积分控制及空间矢量调制的仿真结果进行对比。仿真结果显示所设计的控制策略可以提高功率因数、输出稳定可调的直流侧电压、消除特定次谐波及降低网侧电流总谐波畸变率。最后在基于FPGA的等比例实验台上对所设计的控制策略进行了实验验证,实验结果证实了所设计控制策略的有效性。