级联H桥是一种应用广泛的多电平变换器。其结构具有模块化、易于实现高压输出和控制性能良好等优点。作为级联H桥的一种典型应用,级联H桥整流器的一个重要目标是维持直流侧电压稳定,包括维持各级功率单元直流侧电压之和恒定以及维持各级功率单元直流侧电压平衡。因此如何快速准确地保持直流侧电压平衡十分重要,也成为各国学者广泛研究的热点。本文针对单相级联H桥整流器的电流控制策略、直流侧电压平衡控制策略和稳定工作域等内容进行了研究。根据级联H桥整流器各功率单元等效的特点,采用简化的单相PWM整流器对级联H桥整流器进行等效建模分析,研究了其工作原理;研究了静止坐标系下利用PR控制器对电流进行控制和旋转坐标系下利用PI控制器对电流进行控制的两种电流控制策略。基于单相级联H桥整流器的虚拟矢量控制方法,建立了各级功率单元直流侧电容电压的数学模型,分析了直流侧电容电压的影响因素;介绍了两级级联H桥整流器稳定工作域,并根据不同直流侧电压平衡控制策略的特点绘制出其在稳定工作域中的控制轨迹;定义了两级不平衡度,比较了不同直流侧电压平衡控制策略的控制能力。提出了一种改进的直流侧电压平衡控制策略。已有平衡控制算法存在不能完全利用级联H桥整流器稳定工作域、控制算法较复杂等缺点,本文基于平衡策略在稳定工作域中的控制轨迹,在已有平衡控制策略基础上提出了一种改进调制比调节法,有效的解决了以上问题,以较小的计算量实现了两级级联H桥整流器稳定工作域的最大利用。在两级级联H桥整流器稳定工作域的基础上,利用分组方法对多级级联H桥整流器稳定工作域进行分析;定义了多级负载不平衡系数衡量直流侧电压平衡控制策略对多级级联H桥整流器稳定工作域的利用率;通过比较不同扩展方式下改进调制比调节法对多级级联H桥整流器稳定工作域的利用率,提出了一种最优的扩展方法,可以提高采用改进方法时多级CHBR稳定工作域的利用率。设计并搭建了两级和四级级联H桥整流器的仿真模型和实验平台。针对级联H桥整流器的直流侧电压平衡控制策略进行了仿真和实验验证。图75幅,表6个,参考文献61篇。