三相整流器作为电网和用电设备之间的重要接口，其良好的运行特性能直接提高用电设备的性能和电网的电能质量，在航空航天、国防、工业制造等领域已经取得了广泛的应用。三相VIENNA整流器作为一种新型的三电平电路拓扑，具有开关器件数量少、开关应力小、成本低、驱动信号之间无需设置死区时间、网侧电流谐波含量少等优点，受到了国内外学者的广泛关注。

首先，本文对多种整流拓扑进行了分析，确定了以三相三电平VIENNA整流器为研究对象。对单相和三相VIENNA整流器的工作原理进行了分析，描述了三相VIENNA整流器在不同开关状态下的工作特性，建立了三相VIENNA整流器在abc、αβ及dq坐标系下的数学模型。

其次，基于建立的三相VIENNA整流器数学模型，对控制系统进行了设计。三相VIENNA整流器采用传统双闭环比例积分(Proportional Integral，PI)控制难以实现对输入交流量的无静差跟踪调节，同时dq轴解耦需要多次坐标变换，不利于数字实现且会给网侧电流带来高次谐波。为此，研究了电流内环的比例谐振(Proportional Resonant，PR)控制和模型预测控制(Model Predictive Control，MPC)。根据空间矢量定义，推导出了三相VIENNA整流器基础矢量的分布，详细分析了三相VIENNA整流器空间矢量调制的实现方式，给出了一种将三电平空间矢量调制转化为两电平空间矢量调制的简化实现方法。

最后，基于上述理论研究，以Matlab/Simulink为仿真平台，对三相VIENNA整流器进行了仿真研究，结合STM32F103RCT6搭建了三相VIENNA整流器实验平台。仿真与实验结果验证了本文研究的合理性。

As an important interface between power grid and power equipment, three-phase rectifier has been widely used in aerospace, national defense, industrial manufacturing and other fields. As a new three-level circuit topology, three-phase VIENNA rectifier has the advantages of less switching devices, less switch stress, low cost, no dead time between driving signals, less harmonic content of current on the network side, etc. which has attracted the attention of scholars at home and abroad.

Firstly, this thesis analyRes a variety of rectifier topologies, and determines the three-phase three-level VIENNA rectifier as the research object. This thesis analyRes the working principle of single-phase and three-phase VIENNA rectifier, describes the working characteristics of three-phase VIENNA rectifier in different switching states, and establishes the mathematical model of three-phase VIENNA rectifier in abc, αβ and dq coordinates.

Secondly, based on the mathematical model of three-phase VIENNA rectifier, the control system is designed. Three phase VIENNA rectifier adopts traditional double closed-loop PI (Proportional Integral) control, which is difficult to realiRe Rero static error tracking regulation of input AC flow. At the same time, dq axis decoupling requires multiple coordinate transformations, which is not conducive to digital realiRation and will bring high-order harmonics to grid side current. Therefore, PR (Proportional Resonant) control and MPC (Model Predictive Control) control of current inner loop are studied. According to the definition of space vector, the basic vector distribution of three-phase VIENNA rectifier is derived. The implementation of space vector modulation of three-phase VIENNA rectifier is analyRed in detail. A simplified implementation method of transforming three-level space vector modulation into two-level space vector modulation is given.

Finally, based on the above theoretical research, the three-phase VIENNA rectifier is simulated with Matlab/Simulink, and the experimental platform of three-phase VIENNA rectifier is built with STM32F103RCT6. Simulation and experimental results verify the rationality of the research.

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