多电平变换器具有电压应力低、输出滤波器小及输出电压谐波含量小等优点,特别适合于高电压大功率的应用场合,近年来正受到越来越多的关注。该变换器利用飞跨电容使得输入电压在串联的各开关管之间均分,以降低开关管的电压应力,因此飞跨电容电压保持在适当值是保证变换器正常工作且具有良好性能的关键。多电平变换器的控制量(各开关管占空比)和被控量(输出电压及各飞跨电容电压)之间存在耦合关系,它是一个多输入多输出、强耦合的非线性系统,因此需要将其解耦成多个单输入单输出系统,以对被控量进行独立的闭环控制。本文首先建立了Buck多电平变换器的小信号模型,并利用文献[8]提出的控制方法将该变换器解耦成多个单输入单输出系统。然后以Buck三电平变换器为例,分别设计其输出电压闭环和飞跨电容电压闭环的补偿网络,最后进行了仿真和实验验证。仿真和实验结果表明,本文所建立的小信号模型是正确的,基于该模型设计的补偿网络可以使变换器具有较快的动态响应,同时也表明输出电压闭环和飞跨电容电压闭环是相互解耦的。