三相整流器是电网和设备之间的重要接口,其良好的运行特性能提高设备的性能和改善电网的电能质量,在新能源、电动汽车、通讯电源等领域得到广泛应用。三相三电平Vienna整流器具有高效率、高功率密度、良好的输入电流品质等优点,可在三相功率因数校正应用场合广泛使用,展现出良好的应用前景。在实际应用中,Vienna整流器应能获得良好的输入电流稳态和动态性能。为了达到此应用目的,本文以三相三电平Vienna整流器为研究对象,对其电流谐振控制、调制策略和模型预测控制三个方面的内容展开研究。本文的主要研究内容如下:本文首先分析了Vienna整流器输入电流和交流侧端电压的谐波特性关系,为其电流控制方法和调制策略提供了理论基础。Vienna整流器电路的寄生电容和缓冲电路等非线性因素,会影响端电压在开关暂态过程中的工作特性,在电流较小时导致较大的电压误差,产生低频奇次谐波,降低输入电流品质。为了抑制输入电流中引入的低频奇次谐波分量,本文提出了两种电流多谐振控制方法:旋转坐标系下的比例积分-谐振(Proportional-integral-resonant,PIR)控制和静止坐标系下的比例谐振(Proportional Resonant,PR)控制。设计了谐振控制器参数和改善了电流控制器的结构,通过仿真和实验对所提控制方法进行了验证,结果表明所提多谐振控制方法能降低输入电流的低次谐波,改善输入电流波形质量。基于多谐振控制的输入电流控制方法,可以抑制Vienna整流器输入电流中由非线性因素引入的多次低频谐波分量,但参数整定和实现较为复杂。本文从调制策略的角度,通过分析正弦脉冲宽度调制(Sine-wave Pulse-width Modulation,SPWM)和空间矢量调制(Space vector modulation,SVM)下端电压的谐波特性,提出了两种抑制输入电流低频谐波的过零箝位调制方法。首先,根据SPWM调制下端电压的误差和总端电压畸变率表达式,分析了过零箝位下的端电压误差和总电压谐波畸变率特性,发现在电压过零时将端电压箝位至零电平的方法,可减少端电压误差,降低低频谐波分量。结合断续PWM(Discontinuous PWM,DPWM)策略,提出了一种变区间的过零箝位SPWM调制方法,可改变过零箝位区间大小,通过仿真和实验验证了所提方法的正确性,与常规SPWM方法比较,所提方法能在较宽负载范围内降低输入电流低频谐波分量,效果明显,容易实现。然后,分析了SVM下的端电压误差及谐波特性,得到了SVM下端电压误差和总电压畸变率表达式,在过零时将端电压箝位至零电平,可减少端电压误差和降低低频谐波分量。结合SVM和断续SVM调制的载波实现方法,提出了一种变区间的过零箝位SVM调制方法。该方法可改变箝位系数来调节箝位区间的大小,有效降低端电压误差和不增加中点电压波动。仿真和实验结果表明,与常规SVM调制方法相比,所提方法利用载波实现,算法简单,能够改善输入电流品质,同时具有与SVM相当的中点电压均衡能力。为了改善输入电流波形品质和动态特性,对三相三电平Vienna整流器的模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)方法进行了研究。常规有限控制集MPC(Finite Control Set MPC,FCS-MPC)方法的开关频率不固定,输入电流品质依赖较高的采样频率,而基于两个或三个矢量的最优开关序列MPC(Optimal Switching Sequence MPC,OSS-MPC)方法较为复杂。本文引入虚拟电压矢量,提出了一种基于离散空间矢量调制(Discrete SVM,DSVM)的MPC方法,通过对实矢量的线性组合,增加电压矢量数量,可减少电压纹波和提高输入电流品质,具有固定开关频率的特性。为了减少DSVM-MPC的计算量,提出了一种区域优化的DSVM-MPC方法,在参考矢量位置附近选择矢量控制集;提出了一种轨迹优化的DSVM-MPC方法,在参考矢量轨迹上利用调制度在线计算得到单个扇区9个矢量的控制集,可同时减少计算量和数据存储量。通过详细的仿真和实验对所提DSVM-MPC方法进行了验证,与常规FCS-MPC方法相比,所提DSVM-MPC方法可提高输入电流品质,且具有固定开关频率的特性;不需要在指标函数中增加均衡项,具有相当的中点电压均衡能力。