随着电力电子技术的不断发展,在工业领域和人们的日常生活中都涌入了大量电力电子设备,PWM整流器作为一种具有使网侧电流正弦化、单位功率因数和能量双向流动等诸多优点的变流装置,也得到了越来越广泛的应用。本文以中点钳位(NPC)型三电平整流器为研究对象,对其控制策略展开了研究。首先,本文详细介绍了NPC型三电平整流器的拓扑结构和工作原理,并在此基础上建立了整流器在三相静止坐标系及两相静止坐标系下的数学模型;分析了NPC型三电平整流器可以提供的基本空间电压矢量,将它们分成大矢量、中矢量、小矢量和零矢量四类,并讨论了不同种类空间电压矢量对中点电位的影响。其次,本文具体分析了模型预测控制的基本原理,以此为基础介绍了应用于NPC型三电平整流器的传统模型预测控制策略,建立了预测模型,设计了价值函数。针对传统模型预测控制中存在的控制精度不高的问题,介绍了一种改进的模型预测控制策略,该策略通过寻找两个控制周期内的最优控制轨迹,筛选出最合适的开关状态作用于整流器,可以有效提高控制精度。然后,针对传统单矢量模型预测控制下控制精度有限和整流器开关频率不固定的问题。本文提出了一种调制型模型预测控制策略,该控制策略将矢量合成的方法与模型预测控制相结合,在每个控制周期内筛选出一组包含四个空间电压矢量的矢量组,然后将这四个空间电压矢量按一定的占空比进行合成,最后将相应的开关状态按七段式开关序列作用于整流器。虽然该控制策略有效地提高了控制精度,并固定了整流器的开关频率,但同时也加大了处理器的运算负担。为了减小计算量,本文又对所提的调制型模型预测控制策略进行了改进,先利用无差拍预测计算出参考电压矢量并判断其所在扇区,再进行滚动优化,从而有效缩小了筛选范围,提高了运算效率。最后,为了对本文所提出的调制型模型预测控制策略进行实验验证,对NPC型三电平整流器实验平台的硬件系统和软件系统进行了设计,利用实验平台分别在稳态和动态环境下进行了实验,验证了本文所提出的控制策略的正确性。