快速响应特性是功率变换器的关键性能指标之一。然而,由于采样环节的量化效应、延迟效应等天然缺陷,在功率变换器上日益广泛使用的数字控制系统,难以在响应速度方面达到与模拟控制系统相近的性能。为了提高数字控制功率变换器的响应速度,有必要针对性地开发一种适用于数字控制系统的快速响应控制方法。本文受启发于单周期控制的思想,提出了一种具备有限周期响应能力的新型控制方法,并将其成功应用于数字控制系统中。本文研究工作总结如下:首先,以三相双向VIENNA变换器作为本论文提出的新型控制方法的被控对象,建立它的闭环系统状态空间模型,分析它在有源逆变、无源整流、与无源逆变三种不同工况下的数学模型,并在连续域模型的基础上经过数学推导得到它的离散域模型。接着,提出一种能够在发生任意扰动情况下,使该功率变换器在有限周期内收敛至平衡域的新型数字控制方法,即基于自适应对数状态反馈的控制方法。在三相平衡、不考虑参数摄动的条件下分析变换器应用新控制方法时的抗扰动能力和稳定性。同时,借助了半实物仿真平台对新控制方法的特性进行了仿真验证。再者,以Zassenhaus方程相关理论和H2/H∞鲁棒控制理论为基础,在考虑三相不平衡、存在参数摄动条件下讨论闭环系统的鲁棒性,并对新控制方法提出一种高鲁棒性参数设计方法。最后,搭建300W原型机实验平台,给出基于自适应对数状态反馈控制器的详细设计过程。同时,设计常数状态反馈控制器和无差拍控制器,并针对低性能控制器设计新型控制方法的简化算法,以进行对比实验。实验结果表明,新型控制方法相比常数状态反馈控制、无差拍控制具有更高的动态响应速度、更高的鲁棒性、和相当的稳态性能。简化的新控制方法响应速度与鲁棒性差于新控制方法,但仍优于常数状态反馈控制、无差拍控制,而稳态性能与新控制方法相当。