随着智能电网的发展,越来越多的分布式发电系统接入电网,这对电力系统的电能质量、稳定性及灵活性提出了更高的要求;在电气传动领域,电力机车牵引传动系统的轻量化要求与工频牵引变压器的笨重、体积庞大之间的矛盾十分突出。电力电子变压器具有功率密度高、可控性好、兼容性强、智能化的特点,可解决电力系统、电力机车牵引传动系统、分布式发电等场合存在的问题。而级联型电力电子变压器是非常适用于实际工业中,因此具有巨大的潜在价值和发展前景。本文以级联型电力电子变压器的输入级——级联H桥整流器为研究对象,从理论分析和计算机仿真两个方面深入研究单相和三相级联H桥整流器的工作原理、控制策略及其直流侧电容电压不平衡的问题。首先,本文分别对单相、三相级联H桥整流器的工作原理进行了分析并建立相应的数学模型,在此基础上,提出了将基于准比例谐振控制器的双闭环控制策略引入到单相级联H桥整流器中,得出准比例谐振控制器在电压频率偏移时控制性能优于比例谐振控制器,并详细分析了准比例谐振控制器参数特性。然后研究了把基于dq坐标系的前馈解耦控制策略引入到了三相级联H桥整流器的控制中,并给出了控制器的设计方法。同时介绍了级联多电平变流器的调制技术,重点分析了载波移相调制技术在级联H桥整流器的应用,得到了载波移相调制技术是通过低次谐波相互抵消从而提高等效开关频率,减小输出谐波的结论。然后,分析了级联H桥整流器中等效负载、电容参数和载波移相调制技术对直流侧电容电压的影响,并提出了一种改进的基于调制比重构控制策略的直流侧电压平衡算法,该算法可以在减少大量PI控制器的情况下,同时解决了级联H桥整流器直流侧电容电压不平衡的问题。最后,为了验证本文采用的控制策略、调制技术和电压平衡算法的可行性与正确性,设计了主电路参数,并使用MATLAB/Simulink进行了仿真验证,仿真结果有力地验证了本文所提出理论的正确性、可行性和有效性。