相较于传统两电平PWM变换器，三电平变换器因其输出谐波含量低、开关频率低、效率高等优势得到越来越广泛的应用，三电平变换器技术的发展将会改善变频器性能，提高电源的利用率，降低对电网的谐波干扰。本文以T型三电平双PWM变换器为研究对象，针对三电平变换器动态性能、谐波干扰、中点电位平衡和共模电压等问题开展了理论分析和控制方案研究。
　　本文在分析三电平变换器的工作原理基础上，推导了三电平双PWM变换器整流侧和逆变侧的数学模型，给出了三电平60°坐标系下SVPWM算法以及实现方法，研究了三电平变换器产生中点电位波动的原因。针对传统冗余小矢量方法在高调制比下对中点电压波动抑制能力不足以及虚拟中矢量策略在低调制比下调节效果有限的问题，并考虑抑制三电平变换器输出共模电压，本文提出一种基于混合可变虚拟空间矢量(hybrid variable virtual space vector，HV2SV)的中点电压平衡策略，通过剔除具有较大共模电压的基本电压矢量，合理构建虚拟小矢量和虚拟中矢量，调节中点电压调节因子实现对中点电压波动和共模电压的抑制。
　　为了提高三电平PWM整流系统的动态性能，研究了三电平PWM整流器的模型预测直接功率控制方案，该控制方案在直接功率控制的基础上利用模型预测结构替代了传统PI调节器。同时针对电网谐波以及死区效应对三电平PWM整流带来的周期性谐波干扰问题，在模型预测功率控制策略的基础上，本文提出一种基于开环重复控制的功率预测误差补偿控制策略，利用重复控制来补偿周期性功率预测误差，大大提高了系统对谐波的抑制能力，同时因为消除了重复控制器内的积分环节，相比基于传统重复控制的控制方案，提高了系统的精确跟踪能力。
　　基于DSP+FPGA设计了T型三电平双PWM变换器实验平台，并论述了该实验平台的结构。采用仿真和实验方法对本文所提出的基于混合可变虚拟空间矢量的中点电压平衡策略进行了验证，仿真和实验数据结果证明了该策略的正确性和可行性。并且采用仿真方法对本文提出基于开环重复控制结构的功率预测误差补偿控制策略进行了正确性验证。