随着我国高铁技术的快速发展,列车运行速度越来越快,要求列车牵引变流器的功率也越来越大,其中四象限变流器功率也随之增大。但是受高压大功率IGBT器件开关损耗及温升的制约,要求四象限变流器的开关频率尽可能低。本文依托于“十二五”国家科技支撑计划重点项目“混合动力动车组牵引系统技术研究及试制”对四象限变流器低开关频率的控制与实现方法展开研究,提出了适合于低开关频率四象限变流器的控制及实现方法,并通过仿真和实验验证了所提方法的可行性和有效性。本文主要工作如下:首先,对四象限变流器的采样方法进行研究,介绍了传统采样法和高频采样法,并分析了这两种采样方法的不足。通过对单极性倍频SPWM调制下交流电流高频谐波产生机理进行分析,在高频采样法的基础上进行优化,并通过仿真对比,验证了优化采样方法相对于既有的两种采样方法能更好的采样到交流电流的基波成分,更有利于四象限变流器的控制。其次,针对四象限变流器存在的控制延时问题,通过理论分析证实了此控制延时会对四象限变流器的控制产生较大的影响。进而提出了一种基于扩展z变换的电流预测控制方法,减小控制延时对系统控制的影响。借助Matlab/Simulink平台对所提出的电流预测控制方法进行了仿真,验证了所提电流预测控制方法的有效性。然后,针对传统载波移相方案在应用方便性和灵活性方面的不足,本文提出了一种基于网压过零点检测的调频式载波移相方案。该方案无需硬线来传输载波同步信号,并且可保证各变流器程序的一致性,有利于牵引变流器的模块化生产并降低了成本。最后,利用“混合动力动车组牵引传动系统地面联调实验平台”对前文提出的优化采样方法、基于扩展z变换的电流预测控制及基于网压过零点检测的调频式载波移相技术进行实验验证。实验结果与前文得到的仿真结果和理论分析一致,验证了本文提出的控制及实现方法是可行有效的。