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固态变压器(Solid State Transformer,SST)是实现新能源柔性并网、未来交/直流混合电力系统的关键设备。基于模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)的固态变压器,虽然具有易实现冗余设置、易于实现电压/功率等级拓展、输出波形好等的优点。但同时也存在MMC结构固有的电容器使用量大、子模块电容均压控制策略复杂等问题。同时,其“MMC+直流变换器”的结构形式也增加了系统功率变换级数,降低了系统效率。本文将高频链(High-Frequency Link,HFL)的概念引入传统MMC拓扑结构,创新性的提出了隔离型模块化多电平变换器(High-Frequency-Link Isolated Modular Multilevel Converter HFL-MMC)这一概念,主要从高频隔离型子模块(High-Frequency-Link Submodule,HFL-SM)的拓扑结构及调制策略、HFL-MMC的拓扑结构、调制策略与工作原理等方面进行了深入研究。首先,在传统半桥型子模块的基础上引入高频链概念,提出了高频隔离型子模块拓扑结构,并设计了相应的统一调制策略。该子模块在实现功率双向流动的基础上,还实现了高频隔离功能。详细分析了子模块在两种工作模式下的工作原理;讨论了子模块二次侧电压冲击及占空比丢失的产生原因,并设计了用来抑制电压冲击的辅助电压钳位电路。其次,分析了传统MMC拓扑结构及工作原理,在此基础上基于HFL-SM提出了HFL-MMC拓扑结构及其移相脉宽调制(Phase Shift Pulse Width Modulation,PSPWM)策略开了研究。详细的分析了HFL-MMC的工作原理,并在此基础上,建立了HFL-MMC的等效平均模型,进行了平均功率特性的稳态分析。进行了MMC型固态变压器与HFL-MMC型固态变压器的对比分析。最后,本文进行了一台24模块的三相HFL-MMC样机的设计,其中包括核心控制器与独立控制器的控制系统设计与硬件元件参数选型。并针对单模块HFL-SM、4模块单相HFL-MMC样机、24模块三相HFL-MMC样机进行了测试。实验结果验证了所提结构的可行性与有效性。