随着经济社会的迅速发展,电网规模也日益扩大,人们对电力的需求也逐年上升。作为电力系统中重要的组成元件——电力变压器,承担着能量传递、电力变换、电气隔离的重要作用,虽然经过了一百多年的发展,然而自身所具有的体积重量大、功能单一等缺点却并未得到太多改善。与之相对应的电力系统正处在日新月异的快速变化中,现代电网所具有的规模扩大化、结构复杂化、运行方式多样化等特点,对电力变压器提出了更高层次的性能要求;另一方面,电力系统中大量冲击性、非线性负荷的接入,严重地恶化了供电质量水平,与此同时,用户对电能质量却有着越来越高的期望,因此提高电能质量成为当前电力系统中极其重要的课题。伴随电力电子技术与控制技术的飞速发展,一种具有多功能的电力电子变压器(Power Electronic Tranformer,PET)应运而生。除了具备变压器本身的一些基本功能之外,体积重量小、电能质量可控、故障自隔离、交直流系统共存等特点也吸引了国内外众多学者争相研究。本文提出了一种应用于配电网的单相输入/三相输出模块级联型电力电子变压器,主要为了解决配网电压质量问题给用户带来的影响。本文针对电网电压出现的不同电能质量问题,分两部分进行了分析研究。第一部分,针对电网电压出现的频率、相位、幅值的突变对PWM整流器锁相精度的影响,提出了一种应用于PET高压级联整流侧的无锁相环控制策略。通过建立单相系统在两相静止坐标系下的瞬时功率、电压、电流的数学关系,得到级联PWM整流器的无锁相环电流控制信号与均压指令信号,从而实现无锁相环均压控制,并对适用于该控制策略的调节器与调制方法做了详细地分析比较。第二部分,针对电网中危害最大的电能质量问题——电压深度跌落与短时断电,提出利用PET所具有的直流母线接口接入超级电容储能系统的方式,使PET具有短时穿越低电压的能力。文中对含储能系统的PET进行了数学建模分析,并对超级电容储能系统的工作方式与控制策略进行了分析。为了验证本文所提模块级联型电力电子变压器原理及控制策略的可行性,搭建了实验室样机平台,并对其主电路硬件设计做了详细介绍,同时对该平台的双控制系统做了简单阐述,并在最后通过对实验波形进行了分析,验证了本文所提电力电子变压器基本功能的实现。