双PWM变换器具有直流母线电压稳定、网侧电流谐波低、能量可双向流动、可单位功率因数运行等优点,广泛应用在低功率等级的交流调速系统中。在双PWM变换器的控制中,整流侧电压控制多采用基于PI控制器的级联结构,系统的动态性和鲁棒性受参数影响较大,容易出现动态性能差、超调等问题;直流侧采用电解电容增大了系统的体积和成本,降低了系统的安全可靠性。为了提高直流侧电压的性能和双PWM变换器的功率密度,本文以永磁同步电机为被控对象,对双PWM变换器的控制策略进行深入研究。建立了 PWM整流器的连续数学模型和离散数学模型,构建了以功率偏差为核心的成本函数,实现了 PWM整流器的模型预测直接功率控制(Model Predictive Direct Power control,MDPC)。针对MDPC电压环PI控制器的不足,本文设计了一种适用于三相两电平电压型PWM整流器的无级联模型预测直接功率控制策略(Cascade-Free Model Predictive Direct Power Control,CFMDPC)。采用动态给定方案实现直流侧电压跟踪,通过能量流动模型构建了包含静态和动态分量的有功功率参考值,构建了以功率和电压为输入的成本函数,提高了系统动态性能。为了进一步提高控制性能,减少采样及计算延迟带来的影响,采用延迟补偿算法,提高功率的预测精度。针对双PWM变换器独立控制当负载扰动时直流侧电压动态性和鲁棒性较差的问题,建立了基于无差拍电流预测控制的永磁同步电机负载估算模型,将负载前馈至整流侧,以减少负载突变时直流母线电压的波动,提高了直流侧电压的鲁棒性和动态性。对PWM整流器无级联模型预测直接功率控制和双PWM前馈控制进行了仿真及实验验证。结果表明,相比于MDPC控制策略,本文采用的CFMDPC控制策略提高了直流侧电压的动态性能和鲁棒性;相比于独立控制,在负载转速和转矩突变时,前馈控制可以提高直流母线电压的动态性、减小电压波动。