双PWM变换器具有网侧电流谐波小、直流侧电压可调、能量的双向流动等特点,广泛应用于农业、工业、交通、国防、电力等领域。对于变流装置来说,双PWM变换器具有高性能、高效率、高稳定性等传统变流装置不具备的优越性能,在市场应用中更具有竞争力和影响力。本文对双PWM变流器独立控制和协调控制的控制算法设计和性能分析进行了深入的研究。首先本文以双PWM变换器作为研究对象,建立了PWM整流器和永磁同步电机的数学模型,针对整流侧的直接功率控制(DPC)功率脉动大和逆变侧的直接转矩控制(DTC)转矩脉动大差等缺点,将模型预测控制引入整流侧和逆变侧的控制中构成模型预测直接功率控制(MPDPC)和模型预测直接转矩控制(MPDTC),降低了功率脉动和转矩脉动,提高了系统的稳态性能。其次虽然整流侧MPDPC和逆变侧MPDTC都是通过建立目标函数实现在线寻优,提高了系统的稳态精度,然而仍然存在开关频率不固定、在线计算量大、系统延时等问题。针对这些问题本文分别提出采用一种三矢量合成法和占空比调制法来实现恒频MPDPC和恒频MPDTC,并通过提出超前两步预测的方法对系统进行延时补偿。通过仿真验证可以看出改进型的控制算法具有控制精度高、开关频率固定、电流谐波含量低等优点。最后对双PWM进行了一体化协调控制的研究,在负载功率前馈控制的基础上进行了功率流动分析,为了获取更准确的前馈补偿功率,设计将电感和电容储存的能量加入到前馈功率中实现动态功率补偿。为了解决模型预测控制对于精确参数的依赖性,本文对电压外环进行了改进,设计了一个以直流电压平方差为状态变量的离散滑模面,利用滑模控制代替传统的PI控制,并结合动态补偿重新推导前馈的有功功率。改进型算法增强了系统的抗干扰性和鲁棒性,降低了直流母线波动,实现了更好的控制效果。