随着工业的不断发展,为了满足日益增长的用电需求并适应复杂多变的用电环境,大量电力电子设备在大电网中得到了广泛的应用。传统的相控整流器和二极管整流器虽然在大功率场合普遍应用,但会导致网侧电流低次谐波增加、功率因数较低,造成电能质量下降。在具有功率因数校正功能的整流拓扑中,三相三电平VIENNA整流器具有以下优势:1)功率器件承受的电压应力为输出直流电压的一半;2)输入电流总谐畸变率低;3)控制电路相对简单。因此VIENNA整流器广泛应用于有源滤波器、航空电源、风力发电等场合。由于外界干扰、参数不对称和三相负荷波动等多方非理想因素的影响,造成了电网的三相电压不平衡,因此如何实现电网不平衡条件下VIENNA整流器的平稳运行,同时改善电能质量成为了整流器运行控制的关键。本文针对电网电压不平衡条件下的三相三电平VIENNA整流器控制策略进入了深入研究,将从以下几个方面展开:首先,对VIENNA整流器的拓扑结构和工作原理进行了分析,基于瞬时功率理论,在电网电压平衡和不平衡两种条件下,分别建立了αβ坐标系及dq坐标系下的整流器数学模型。其次,基于VIENNA整流器的数学模型,本文设计了电网电压平衡条件下整流器的双闭环PI控制策略,讨论了PI控制器的参数设计。随后基于电压、电流双闭环控制结构提出了滑模变结构控制策略,结合自抗扰技术和滑模趋近律分别设计了电压电流控制器,最后对两种控制策略进行了仿真验证。然后,针对电网电压不平衡的情况,本文对三种正负序分量分离方法进行了研究和对比分析,采用了设计结构简单、抗干扰性能强的交叉解耦双复系数滤波锁相环。同时,本文针对电网电压不平衡的情况,通过对电网电压复矢量和瞬时功率流动的分析,设计了传统双闭环不平衡控制策略。但考虑到该方法存在的参数设计复杂等问题,本文提出了一种基于滑模变结构的不平衡控制策略,该策略有效解决了有功和无功功率二次脉动带来的影响,通过采用正序、负序双环独立结构,并将双曲正切函数滑模控制算法引入电流环,从而提高了系统的鲁棒性和抗干扰性能。文中通过MATLAB/Simulink仿真,与传统的不平衡控制策略进行了对比,验证了电网不平衡条件下基于滑模变结构控制策略的有效性和可行性。最后,基于本文所提出的理论内容,设计并搭建了VIENNA整流器实验样机,对样机的软件控制部分和硬件电路设计进行了介绍,验证了控制算法的正确性。