如今,电力的产生、传输和分配几乎由交流系统进行完成,然而许多应用需要在严格调节的电压下提供直流电,例如LED灯、电动汽车以及手机、电脑和服务器等信息和通信技术设备。大功率负载通常由三相交流系统供电,相比单相交流系统,三相交流系统能减小布线的影响,而且能避免单相交流系统的低频功率脉动。在许多应用中,都要求整流器能达到接近正弦的网侧输入电流、与电网电压同相位以及避免连接于电网的其他设备产生的低频谐波畸变。三相Vienna整流器作为一种优秀的整流拓扑结构,具有功率因数高、输入电流谐波含量低、开关器件少、开关应力低、可靠性高等特点,因此为整流器的控制研究提供了重要的理论意义与工程价值。为了降低输入电流纹波以及实现中点电压平衡控制,本文提出一种改进空间矢量调制策略。针对连续脉宽调制策略开关损耗较大的问题,本文通过调节开关状态的组合方式来减小开关周期内的总开关次数,从而实现了断续脉宽调制并减小了开关损耗,有效提高了三相Vienna整流器的效率和功率密度,而在大功率应用场合下,较小的开关损耗也能提高功率器件的使用寿命并降低三相Vienna整流器的开发成本。在断续脉宽调制策略中,虽然能实现参考电压矢量的无差拍跟踪,但是为了进一步减小输入电流纹波,本文通过系统模型求解出使得输入电流纹波最小化的开关模式,从而实现在不同的幅值和相角下均能通过改变开关模式来减小输入电流纹波,所提出的改进调制策略也得到了实验的验证。此外,传统断续脉宽调制策略存在无法在单个开关周期内实现中点电压无差拍平衡控制的不足,因此本文提出一种混合调制策略,通过使用非最近三矢量的开关组合,扩大了三相Vienna整流器中点电压的调节范围,仿真和实验结果说明了改进调制策略提高了三相Vienna整流器实现中点电压平衡的调节能力。本文在研究了传统模型预测控制作用机理的基础上,提出一种基于最佳开关序列的模型预测控制策略改进算法。该算法能直接跟踪交流变量而无需将控制量转换到两相旋转dq坐标系,从而简化了算法流程,同时避免了dq坐标系下因相位信息不准确带来的控制偏差,此外,鉴于最佳开关序列的引入以及以具有连续性质的作用时间作为控制器的输入变量,该算法实现了三相Vienna整流器运行于固定的开关频率,有效降低了滤波器的设计难度,针对模型预测控制最优解求解过程中产生的非负解,考虑到三相Vienna整流器的开关特性和约束范围,提出一种优化解法,通过引入具有圆形水平集的控制变量来最小化目标函数,改善了系统原有控制变量无法实现最优化的控制弊端,在仿真和实验结果的验证下分析了该算法的可行性和优越性。在电网正常时,采用上述方法的三相Vienna整流器具有优秀的稳态和动态性能,而当电网电压发生跌落或者不平衡时,网侧电流的幅值和谐波会迅速增大,三相Vienna整流器的运行性能也会受到影响。因此,本文提出了电网不平衡时的直接功率控制策略,针对三相Vienna整流器运行于电网不平衡状态时的功率分析,提出了控制有功功率振荡、无功功率振荡、网侧负序电流以及直流侧电压振荡的直接功率控制策略,此外,针对传统直接功率控制策略不能准确跟踪给定值的问题,提出了改进直接功率控制策略,同时,对数字控制系统中存在的延时问题进行了研究,提出了改进的补偿策略,消除数字控制延时带来的不良影响。仿真和实验结果验证了本文所提出改进算法的可行性和有效性。