本文以一种无变压器轨遣交通牵引传动系统为研究背景,该系统能够有效地减小牵引传动装置的体积和重量,提高牵引传动系统的转换效率。本文重点对系统中的级联H桥整流器的电流控制策略、直流电容电压平衡策略、稳定工作区分析以及系统协调控制策略等关键技术展开研究。基于简化的单相PWM整流器对级联H桥整流器进行建模分析,并研究了其工作原理。研究了虚拟矢量控制策略中构建虚拟正交分量方法的基本原理,通过推导虚拟矢量控制策略在静止坐标系中的等效传递函数,深入分析了构建虚拟正交分量的方法和解耦方式对系统性能的影响。建立了级联H桥整流器的直流侧电容的数学模型,并基于该模型分析了级联H桥电容电压不平衡现象的形成机理,研究了两种基于调制比调节法的电容电压平衡策略。为使系统能够实现四象限复杂工况的快速响应,对传统电压平衡策略的控制器设计方式进行改进,取得良好效果。分析了两种传统电容电压平衡策略下的级联H桥的稳定工作区。结合级联H桥的稳定工作区分析了两种电容电压平衡策略的调节范围。将多级级联H桥简化为两级级联H桥并分析其稳定工作区,以传统调制比调节法为例分析了电容电压平衡策略的调节能力。通过对级联H桥整流器的稳定工作区的分析,提出一种无变压器牵引传动系统的前级整流和后级逆变器的协调控制策略,保障整个系统的稳定工作。最后,设计并搭建了无变压器轨道交通牵引传动系统的四级仿真和实验平台。针对级联H桥整流器有源前端的直流电容电压平衡策略和稳定区分析进行了仿真和实验验证。