随着高渗透率下的随机负载接入电网,发电形式和电压等级的各不相同,未来的配电系统旨在提供分布式可再生能源和分布式储能设备的即插即用接口。因此电力电子变压器(power electronic transformer,PET)作为电力交换机和能量路由器有望得到发展。三级式PET不仅能够实现电压变换、动态无功补偿、调节功率因数和可再生能源接入等综合功能,并且中间直流环节的电路结构可实现电气隔离。本文对以级联H桥(cascade H-bridge,CHB)结构为高压级和双有源桥(dual active bridge,DAB)结构为中间隔离级的三级式PET进行了电路模型和数学模型的分析。各单元间的PWM信号、开关损耗和系统参数差异等因素会导致CHB直流输出电压不平衡或DAB模块输出功率不平衡。为了解决CHB直流电压不平衡问题,本文通过与勿坐标控制的电压平衡策略相比较,采用了基于αβ静止坐标控制的占空比矢量重构技术。该方法考虑了电压和无功功率的控制,不会给双闭环带来耦合效应。为了完成系统控制器的设计,本文还进行了高压级的稳定性分析。为了研究DAB的转换功率不平衡问题,本文分析了 DAB工作状态和数学模型,采用了高压级与隔离级的协调控制方法。该方法无需检测隔离级电流,而是在公共占空比的基础上引入高压级占空比作为反馈量来调节电流完成功率平衡控制,因此可以降低硬件成本。为了验证所使用控制策略的可行性,本文完成了高压级与隔离级相关的仿真实验。最后,基于TMS320F28377D控制的高压级实验平台,进行了暂态和稳态实验以及电压平衡策略的验证实验。