电动汽车发展快、增量大,而充电桩作为电动汽车的配套设备,其输入端实现与电网的连接,输出端实现对车载电池的充电,通常由两级电路组成,前级整流器和后级DC/DC变换器。前级整流器的作用:第一,为后级DC/DC变换器提供稳定的直流母线电压;第二,满足电网对入网设备的要求,即低谐波含量和单位功率因数输入。后级DC/DC变换器的作用:将前级整流器输出的直流母线电压变换为宽电压输出,为各种电压等级的电动汽车提供充电电源。因此研究充电桩前级整流器具有重要的工程价值和实际意义。本文主要对三相三开关三电平(VIENNA)整流器进行研究。首先分析了三相VIENNA整流器的工作原理,推导等效电路和等效开关模型,使用状态空间平均法建立数学模型,完成了三相静止坐标到两相旋转坐标系的转换,并进一步简化数学模型。其次提出了变指数滑模控制方法以及精确反馈线性化方法,通过数学理论验证了所提出的控制方法的可行性,并基于提出的两种方法设计了电流内环、电压外环的双闭环控制策略。采用正负短矢量实现电容中点电位平衡控制。提出了一种将三电平SVPWM转换为二电平SVPWM的调制方法。然后在MATLAB/simulink软件中搭建了VIENNA整流器的仿真模型,针对传统的PI控制策略和本文提出的新型控制策略分别进行仿真结果分析,并对仿真数据进行对比,得出滑模控制策略下的直流输出电压稳定性、谐波含量等技术指标均优于PI控制策略。最后采用TMS320F28335芯片作为数字控制器,设计了VIENNA整流器的硬件电路、软件程序;开发了一款功率为15k W的样机并进行测试。通过分析实验结果可知,VIENNA整流器可以实现单位功率因数校正,谐波含量较低,且直流输出电压稳定。验证了系统设计的正确性,并具有一定的工程应用价值。