由于传统化石能源资源的日益枯竭以及人类生活环境的污染加剧,世界各国不断推动能源结构优化升级、积极发展清洁能源,同时更加注重经济与环境的协调可持续发展,大力倡导高能耗行业的节能减排,严控生态环境污染。伴随着电力电子技术在各领域广泛应用,其对提高能源利用率、开发利用新能源和促进国家工业化进程具有重要的推动作用,进而为国民社会带来了巨大的经济效益和社会效益。据预测,未来全球大约95%以上的电能需通过电力电子变换技术的处理才能使用。然而,电力电子系统的大量投入所带来的不平衡性、冲击性以及非线性的用电特性,使得电网中的电压、电流波形畸变越来越严重,进而对电力系统的安全可靠运行提出了新的挑战。由此可见,在能源和环境问题日益突出的时代背景下,对电力能源领域节能降耗和提高电能质量方面的研究具有极为重要的现实意义。而PWM变换器因能够实现网侧电流低谐波畸变率、电能双向传输、单位功率因数运行与母线电压可调等“绿色高效电能变换”,可从根本上解决“消除谐波和无功功率”的问题,具有广阔的应用前景。本文以基于有源阻尼LCL拓扑的三相PWM变换器为对象,分析了影响和制约其控制效果与电能质量的几个关键问题,对其控制策略和控制系统稳定性,并计及系统多参数影响等方面进行了深入研究。主要研究工作如下:1、本文较为系统而完整地阐述了计及开关函数描述的三相有源阻尼LCL型VSC在三相静止坐标系下、两相同步dq坐标系下和两相αβ静止坐标系下的数学模型,进而构建了在αβ轴系下的开关周期平均控制模型,从而为控制器设计和控制系统的相关研究提供了准确的控制对象数学模型。为了实现PWM调制,依据误差电流计算各扇区电感电压矢量,并利用矢量分布几何模型合成桥侧给定输出电压矢量以建立最优开关状态判定规则,构建了基于瞬时功率模型的外环控制与内环电流双闭环控制的电感电压矢量控制系统,并搭建实验平台对本文所提策略与传统SVPWM进行对比分析和验证。同时,文中以满足THD限值、功率因数要求、额外阻尼损耗与系统稳定性作为约束条件,所建立的LCL拓扑数学模型及其计算方法具有明确物理含义,为三相VSC工程设计与优化提供了重要的理论依据。2、为了取代传统dq坐标系下旋转坐标变换、三角函数运算、前馈解耦和PLL相角实时检测等环节,在两相αβ静止坐标系下基于内模原理引入在特定频率处具有无穷大增益、实现零稳态误差跟踪的准PR控制器,进而改善注入电网的电能质量。同时,由于三阶有源阻尼LCL和二阶准PR控制器等关键参数的配置,将对系统轨迹和鲁棒性产生影响。为便于深入分析,借助零极点轨迹与Routh-Hurwitz稳定判据等控制理论和方法,对上述过程及其对应系统数学模型进行详尽地研究,以配置控制系统最优参数、探讨系统稳定性规律。并通过采用基于带偏差补偿的预修正Tustin法进行准PR控制器离散化,具有良好的连续域逼近效果。基于前述系统机理分析而构建仿真模型和实验样机,结果表明理论分析与实验数据基本吻合,兼顾了动态响应速度与稳定性指标的要求,在不同功率负载下实现了单位功率因数和低电流谐波畸变率,并保持VSC可靠、稳定运行。3、构成VSC系统的IGBT模块运行于高频开关状态下,较高的di/dt和直流母线寄生电感共同作用,将导致IGBT开关瞬态产生严重的极间电压尖峰冲击,并伴随以振荡现象,从而恶化了IGBT的电应力、开关损耗以及电磁干扰,进而因大量高频谐波注入引起电压与电流畸变,恶化电能质量。为了保证VSC安全可靠工作,文中计及系统杂散参数对IGBT开关特性的影响,进行了开关瞬态过程的机理研究。通过搭建多脉冲测试平台以实现准确提取VSC寄生参数并进行抑制措施的研究,借助实验的方法验证了理论分析的可行性与有效性,并通过与经典的Hefner模型计算值对比,充分验证了基于文中所建立杂散参数提取策略的准确性。4、基于长距离传输线的三相VSC系统,其励磁信号为经由传输线传输的PWM波,而干扰源主要集中于IGBT在高频开关状态下产生的较高di/dt与dv/dt,故传输线分布参数极易引起PWM电压脉冲行波反射现象以及共模传导耦合干扰,进而在负载端出现过电压和高频阻尼振荡。文中通过探讨行波传输反射形成机理,计及传输线PEEC理论并利用向量拟合策略以及镜像构型理论,建立了其宽频等效电路模型以准确估算过电压水平。为了验证和解决行波反射过电压问题,搭建系统仿真模型以及实验平台,两者均证明了本论文所构建模型及理论分析的正确性。