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作为能量从电网向负载流动的关键环节,整流器在电力电子装置中应用十分广泛。常用整流器中大多采用二极管不可控整流电路以及晶闸管相控整流电路,虽然电路结构简单、经济、可靠,但存在网侧电流波形畸变严重、功率因数低,输出电压纹波大等弊端,严重降低了电网电能质量。随着全控型开关器件的普及以及多种谐波治理标准的制定,极大的推动了功率因数校正电路的发展。两电平电压型PWM整流器作为一种主动式谐波治理和功率因数校正电路,已得到学术界的广泛研究,并取得了丰富的研究成果。但针对高压大功率应用领域,由于传统两电平结构开关管承受较大电压应力,使其应用受限。相比之下,三电平以及多电平结构,由于输出电压电平数的增加,可降低开关管的电压应力,减小开关损耗,降低网侧电流谐波含量,适合高压大功率场合。VIENNA整流器作为一种优秀的三电平整流器拓扑,具有开关管数量少,无桥臂直通问题,控制电路相对简单等优点,在航空电源、电动汽车充电机、UPS、风力发电等应用场合中具有广阔的发展空间和应用前景。论文以一种三相六开关类VIENNA整流器作为研究对象,对其工作原理、控制策略以及参数设计等方面开展深入研究,主要内容如下:简要论述了VIENNA整流器拓扑构成,并以A相为例,对其不同模态下的工作原理进行详细分析,并以此类推ABC三相工作原理,得到基于LCL滤波的VIENNA整流器简化开关模型。利用基尔霍夫电压电流定律列写abc坐标系下的数学模型方程,并通过坐标变换得到α-β坐标系下的数学模型以及d-q坐标系下的数学模型。采用瞬时功率理论对VIENNA整流器瞬时功率流动进行分析,在α-β坐标系下建立电网电压定向的瞬时功率控制策略,对比传统电流环解耦控制,可省略旋转坐标变换、锁相以及解耦环节,优化了控制环路,提高系统可靠性。针对LCL滤波器所引起的并联谐振问题,提出电容电流反馈的有源阻尼控制策略,通过在控制环路中增加电容电流比例反馈回路来实现对谐振峰值的抑制。详细分析了内外环控制器参数变化对系统性能的影响,并依据系统动静态特性,设计最佳控制器参数。并进一步验证校正后系统在参数及负载变化下的鲁棒性。对空间矢量调制策略的实现进行推导,并通过调整小矢量对的时间分配系数,实现对中点电位的平衡控制。对IGBT和快恢复二极管的典型开关暂态过程进行分析,揭示开关损耗产生原因。以数据解析法推导有源器件的导通损耗和开关损耗模型,以及无源器件电感,电容损耗模型。并以VIENNA整流器为例,利用推导所得损耗模型准确估算器件损耗分布,得出理论效率值。采用基于模型的设计方法来实现控制系统嵌入式代码的自动生成。最后通过计算机仿真和实验样机测试,验证本文所提出理论分析的正确性。