大功率应用场合需求不断增加使得三相PWM整流器应用越来越广泛,其中VIENNA整流器作为三电平拓扑,具有开关电压应力小、高功率密度、高效率、低THD等优势,成为一大研究热点。为了改善VIENNA整流器在三相电压输入不平衡及负载突变情况下的性能,本文分析了VIENNA整流器的工作原理和工作模态,并基于模态分析建立了其在abc自然坐标系和dq旋转坐标系下的状态平均数学模型;结合数学模型讨论了传统控制策略在三相电压输入不平衡及负载突变情况下存在的不足,进而提出新型非线性控制策略,即电流内环无源控制和电压外环滑模控制。该控制策略能有效提高系统动态性能,减小系统时间常数的同时降低直流侧电容值需求,提升系统功率密度。为了优化直流侧电容种类的选取,本文分析了传统SPWM调制、谐波注入SPWM调制和等效SVPWM调制方式下电容电流的低频纹波,结果表明具有零序分量注入的后两种调制方式能有效降低电容电流低频纹波;采用高频等效简化,对电容电流进行了分析,结果表明电容电流高频纹波一次分量远大于低频纹波,基于该结论,选择额定电流大的薄膜电容滤除高频分量,额定电流小但容值大的电解电容滤除低频分量并稳定输出电压。论文对上述控制策略和设计方法进行了仿真验证并设计实现了10kW VIENNA整流器样机,动、静态对比实验验证了所提控制策略和设计方法的有效性。