近年来,随着电力电子技术的快速发展,电力转换器在可再生能源、电力储存系统和汽车驱动等应用中发挥着关键作用。特别地,单相PWM整流器以高功率因数、低谐波含量以及可实现能量双向流动等优点,已经引起了对低功率光伏(PV)集成和电动汽车车载充电器系统的高度关注。一方面,PWM整流器已经逐渐取代传统的整流装置,有效地减少无功分量和大量谐波注入对电网造成的污染,另一方面,单相PWM整流器的控制器是保证系统能够正常稳定运行的核心技术之一,所以对于控制器设计具有越来越大的实用价值,一直是学者和工程师们的研究热点。本文首先介绍了PWM整流器的相关控制研究现状和应用热点问题,建立单相PWM整流器的数学模型,根据数学模型对其传统的控制策略:固定开关频率的瞬态电流比例积分(PI)控制、比例谐振(PR)控制和d-q坐标系电压定向电流控制分别进行仿真模型搭建,并对仿真波形进行深入分析,发现传统控制方法存在稳态电流误差、对网侧电压变化非常敏感以及响应速度慢等问题。然后,针对上述传统控制方法存在的不足,本文提出了两种新型控制策略,基于最佳切换序列的模型预测电流控制和滑模变结构控制,并进行深入的理论分析和数学模型推导。对于最佳切换序列的模型预测电流控制而言,该方法不仅能够展现未来时刻的动态行为,而且能够在处理系统约束时提供恒定的切换频率,具有较好的鲁棒性和稳定性;对于滑模变结构控制而言,该算法的整体设计与系统参数以及外界扰动无关,可以削弱抖动,在解决传统控制策略不足的同时具有更强的鲁棒性。针对两种新型的控制方法,我们在MATLAB中搭建单相PWM整流器系统控制模型,并进行仿真波形分析,验证新型控制方法在PWM整流器中的应用具有理论可行性和优越性。最后,根据之前的仿真设计,基于TI公司的浮点型数字信号处理器TMS32F28335芯片,在单相PWM整流器的实验平台对新型控制算法进行实验验证,实验结果证明了本文提出的新型控制策略的有效性和正确性。