背靠背四象限电压源型变流器具有功率控制灵活、输出谐波含量小等诸多优点,在轻型直流输电、柔性交流输电和风力发电等领域中获得了广泛的应用,其控制目标是实现两端交流系统功率的相互交换,其整体性能取决于功率交换的稳定性、快速性和精确性。本文以背靠背电压源型变流器为研究对象,分析了背靠背电压源型变流器四象限运行的工作原理,在此基础之上研究了其调制原理和控制原理,为其设计了非线性解耦控制器。本文建立了背靠背四象限电压源型变流器系统在三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下的动态模型,阐述了背靠背四象限电压源型变流器系统功率交换的原理。分析了空间矢量PWM控制的基本原理和特点,并设计了两电平空间矢量PWM的实现算法。论文还探讨了SVPWM和SPWM两种调制方法等效的关系,并通过仿真给予了说明。功率交换控制策略是控制系统的核心算法,是本论文的研究重点。本文基于一端电压源型变流器两相同步旋转坐标系下的数学模型,根据多输入多输出非线性系统线性化理论,推导了反馈控制律、设计了基于比例调节器的非线性解耦控制器。对控制器由于系统参数估计不准确产生控制的静态误差问题,提出了两种消除静态误差的方法。最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件对背靠背四象限电压源型变流器系统的功率调节控制原理进行了大量仿真,对模型和控制器的有效性进行了多角度验证。在以上研究的基础上,完成了基于反馈线性化控制策略的30kVA/380V背靠背四象限电压源型变流器物理样机的研制工作,并结合仿真内容进行了实验,实验结果与理论分析及仿真结果一致,验证了论文主要研究内容的结论。此外,物理样机将为动态模拟实验室开展大规模互联电力系统及轻型直流输电系统的物理模拟提供实验平台。