随着经济社会发展,能源资源短缺和环境污染问题日益突出,分布式可再生能源发电技术得到了越来越广泛的运用,交直流混合微电网兼顾直流微电网和交流微电网之优势得到了越来越多的关注和研究。电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)作为分布式可再生能源发电设备和交直流负荷灵活接入的有效解决方案,为实现更加灵活、可靠的源-荷-储-网能量管理提供可能。交/直流端口并存的多端口PET能够更好地满足分布式源-荷的接入需求,实现能量的多向流动和主动控制,成为目前交直流混合配电网领域的重要研究内容。三端口PET作为一种典型的多端口变换器拓扑,既传承了PET的特点和优势,又由于三绕组高频变压器通过电气耦合传递能量而出现两个输出端口控制上耦合等新的问题,因此研究三端口PET的控制策略优化和稳定运行分析具有较大的研究价值,更有利于分布式可再生能源发电技术的进一步推广与运用。配电网中常常由于用户负荷的参数不对称导致交流负载三相不平衡,不平衡负载引起的二次纹波将对器件寿命、其他负荷运行及线路输出电能质量均产生不利影响,也是电力系统中非常常见的运行工况。因此,研究三端口PET交流端口不平衡负载工况下的运行控制策略具有重要意义。此外,PET作为交直流混合系统的关键设备,其运行控制特征也深刻地影响了电力系统的运行特性,交直流混合供电系统的稳定性问题也是目前国内外学者关注的重点。基于阻抗的稳定性分析方法是研究电力系统稳定性问题行之有效的工具,它主要关注电力电子装备的端口特性,具有扩展性强等优点。针对电力电子变换器的阻抗建模是运用基于阻抗的稳定性分析方法研究交直流混合系统交、直流侧谐振及稳定性的基础条件。多端口PET的引入使得系统结构多样化、复杂化,从而改变了系统的稳态运行特性。三端口PET端口间的耦合特性使得其阻抗模型的建立面临新的问题,具有重要的研究意义。为此,本文以三端口PET为主要研究对象,提出了在不平衡负载工况下的改进控制策略,研究了其作为源变换器时输出阻抗模型,并分析了采用解耦控制策略前后的输出阻抗特性和端口间耦合特性,同时基于典型的含三端口PET的交直流混合系统拓扑,采用阻抗分析法进行了级联直流母线侧稳定性问题分析研究。本文研究工作可分为以下几个方面:1.进行不平衡负载工况下的三端口PET控制策略研究,提出两种适用于不同场景下的改进移相控制策略。基于传统移相控制策略下三端口PET平均功率传输模型和不平衡负载运行工况,推导并分析不平衡负载下二倍频功率在三个端口间的功率传输模型和二倍频分量在各端口电气分量上的分布和传递规律。提出不平衡负载工况下的二倍频功率解耦控制策略和直流母线电压二次纹波灵活抑制策略,最后将所提策略在20kVA三端口PET样机实验平台进行验证。2.建立采用软件解耦前后三端口PET输出阻抗模型。根据阻抗建模和稳定性分析理论,通过小信号线性化方法建立三端口PET在作为源变换器时输出阻抗解析模型并进行MATLAB平台仿真扫频验证,同时对比分析采用软件解耦策略前后其阻抗特性和耦合特性异同。基于阻抗解析模型进一步定性分析系统参数变化对阻抗特性的影响。为进一步研究含PET的交直流混合系统稳定性提供理论依据和模型支撑。3.针对一种含三端口PET的交直流系统典型拓扑进行直流侧低频稳定性分析。依次建立含三端口PET系统中各电力电子变换器的阻抗解析模型,并通过仿真扫频验证阻抗模型的准确性。基于所得源/荷变换器阻抗解析模型,采用Nyquist稳定性判据进行系统直流母线侧稳定性分析。最后,基于阻抗解析模型进行临界稳定系统参数设计,通过仿真验证上述稳定性理论分析的正确性。