随着碳排放加剧,全球气候显著恶化,大力发展低碳应用如电动汽车、多电飞机、不间断电源等势在必行。电能变换器作为低碳应用的核心设备,通常可分为电压源变换器和电流源变换器。相比于电压源变换器,电流源变换器具有宽范围输出、固有短路保护、功率因数可调、动态响应快、可靠性高等优点,因而被广泛应用于一些重要的工业场合。在这些工业应用中,电流源变换器的运行工况可分为额定负载工况、轻载工况以及断续电流工况。随着电流源变换器工业化进程的推进,在不同的负载工况下,电流源变换器中的一系列关键技术问题相继暴露,如何解决这些关键技术问题是推动电流源变换器发展的核心所在。本文以三相电流源变换器的调制与控制技术为手段,以优化不同工况下的三相电流源变换器输出波形质量为目标,针对三相电流源变换器中存在的关键技术问题展开研究,主要内容如下:（1）首先分析了三相电流源变换器的工作原理,建立了三相电流源变换器一般数学模型及小信号数学模型,构造了三相电流源变换器交流侧等效电路及直流侧等效电路。在小信号数学模型的基础上,揭示了影响三相电流源变换器输出波形质量的关键影响因素,为解决三相电流源变换器中存在的关键技术问题奠定了理论基础和解决思路。（2）在额定负载工况下,三相电流源变换器直流侧电感电流纹波较小,主要考虑电网电压对三相电流源变换器的影响。不平衡电网电压将造成三相电流源变换器输出功率二倍频脉动,从而引发直流侧输出电压和直流侧电感电流二倍频脉动,造成电网电流三次谐波含量升高,系统可靠性下降。为此,以三相电流源变换器交流侧有功功率为控制对象,结合瞬时功率理论,提出了一种恒有功功率控制方案,使电网电压不平衡工况下三相电流源变换器输入侧有功功率保持恒定,进而对直流侧输出电压和直流侧电感电流二倍频脉动进行抑制,降低了电网电流三次谐波。在此基础上,为简化算法和提高输出电压二倍频脉动抑制效果,提出了一种无需正负序分离的输出电压脉动抑制方案,通过引入直流侧电感电流反馈,以抑制直流侧电感电流脉动为手段,减小了直流侧输出电压脉动和电网电流谐波,改善了输出波形质量,提高了系统可靠性。（3）当电网电压发生扰动时,三相电流源变换器直流侧输出电压将出现电压幅值波动并伴随一个较长的动态调整过程。过大的直流侧输出电压跌落将造成用电设备停机乃至损坏,严重影响生产效率。为此,结合瞬时功率理论,以电网电压反馈和直流侧负载电流反馈为核心技术,提出了一种适用于三相电流源变换器的直流侧输出电压零动态控制方案,该方案可在电网电压瞬时扰动下实现直流侧输出电压零动态控制。（4）在轻载工况下,三相电流源变换器直流侧电感电流纹波较大。过大的直流侧电感电流纹波将影响电网电流波形质量,导致系统损耗增加,效率降低。为此,提出了一种三相电流源变换器直流侧电感电流纹波抑制技术,结合12扇区空间矢量调制策略,采用三个相邻的有源矢量合成参考矢量,并通过优化矢量排列顺序,从本质上降低了直流侧电感电压变化率,从而减小了电感电流纹波,优化了电网电流波形质量,提高了系统的整体性能。（5）在断续电流工况下,现有三相电流源变换器空间矢量作用时间计算方式将失效,造成电网电流畸变及系统失控等问题。为此,深入剖析了直流侧电感电流断续时的电感电流时域表达式。在此基础上,以参考矢量合成机理为导引,采用提出的空间矢量作用时间计算方式,计算出一种适用于不同工况下的空间矢量作用时间,使得三相电流源变换器能够同时应用于连续电感电流工况和断续电感电流工况,优化了三相电流源变换器断续电感电流工况下的输出波形质量,实现了三相电流源变换器的多工况运行。（6）为了验证上述四个关键技术问题解决方案的有效性,基于TMS320F28335DSP和XC6SLX9 FPGA,研制了一台三相电流源变换器实验样机,并设计了适用于该主电路的控制电路。该实验平台具有过压保护、过流保护和短路保护等功能。基于该实验平台,以不同时间尺度的动态和稳态特性为基础,结合理论分析和实验验证,对提出的四个关键技术方案进行了多维度、深层次、全方位的探究,研究结果证明了各方案的有效性。