电力电子变压器(power electronic transformer，PET)是一种将电力电子变换技术与中高频变压器相结合的新型电力电子变换器设备。其特点是智能化及可控化程度高、兼容性好。这使其与传统的配电变压器相比，除了具备电气隔离、电能变换等功能外，还可以兼具无功/谐波补偿、故障隔离等对于改善电能质量和实现电网安全运行至关重要的功能。因此，PET可以在未来智能电网、机车牵引、可再生能源并网、电动汽车充电等领域广泛应用。本论文以基于模块化多电平变换器(modular multilevel converter，MMC)的PET为研究对象，重点研究其最重要的指标之一——电能转换效率。　　本论文首先分析了MMC-PET的数学模型。针对其开关器件和电路节点数量多，系统仿真速度慢的问题，提出了一种基于受控电压源等效电路的MMC-PET快速仿真模型，在不降低仿真精度的前提下可提升仿真速度20倍。针对MMC-PET的DC-DC环节建模问题，提出了一种串联谐振型双有源桥(dual active bridge，DAB)变换器的直流端口动态模型。通过与PSIM已有电路元件搭建的实际电路仿真结果对比，验证了所提出的MMC-PET快速仿真模型和DAB变换器动态端口模型的准确性。　　其次，本论文针对MMC-PET的损耗建模问题，分别提出了一种不考虑MMC谐波环流影响的MMC-PET解析损耗模型，和一种考虑了MMC二次谐波环流的MMC-PET解析损耗模型。进一步，对所提出的解析损耗模型进行简化，提出了一种MMC-PET稳态损耗简化模型。通过与基于10 kVac/1MVA PET样机的算例分析及功率传输实验实际损耗对比，验证了所提出的损耗模型的准确性。　　再次，本论文通过对比MMC-PET和基于两电平电压源变换器的电力电子变压器(2LVSC-PET)的损耗特性，给出了两种PET的损耗分布规律，提出了MMC-PET的效率优化方向。指出，两种PET的主要损耗均为AC-DC环节的器件开关损耗;MMC-PET的效率优化方向为抑制MMC谐波环流和降低由MMC子模块均压算法造成的额外开关损耗。同时指出，在相同工况下，采用了环流抑制策略的MMC-PET较2LVSC-PET而言系统效率更高。　　最后，本论文以MMC-PET效率最优为目的，在其AC-DC环节的低损耗控制策略研究方面，针对现有MMC均压策略没有考虑子模块投切时机对系统损耗的影响的问题，提出了一种低损耗MMC子模块均压策略。该均压策略以MMC的桥臂电流瞬时值作为子模块投切动作的依据，在满足均压效果和交流侧电流THD较低的前提下，显著降低系统的器件开关损耗。通过与采用传统均压策略的仿真对比，验证了该低损耗均压策略的有效性。