理想的绿色交/交变流技术在变频交流调速、新能源并网发电、电力系统的电力电子装置、交流微网的并网接口等重要领域有着迫切的需求，是解决能源短缺、设备用电效率不高和供电质量不高的关键技术。电压源型背靠背变换器因其具有能量双向流动、有功无功可控等近乎理想的性能，已成为变频场合下应用最广泛的变换器。论文就以这种变换器作为研究对象，以变换器能量流动分析和减小变换器的母线电压的波动的协调控制为重点，对变换器的设计和控制策略展开研究，设计并搭建了试验样机的物理平台，并通过仿真和实验验证了所得结论的正确性。首先，以PWM整流器为切入点，研究了背靠背变换器的建模与控制。介绍了PWM整流器的数学模型和数字化的实现，对比了矢量控制、直接功率控制、比例谐振控制和预测电流控制这四种电流控制策略的优缺点。建立了背靠背变换器的低频与高频的数学模型，介绍了变换器传统的控制策略。以瞬时功率理论为基础，详细分析了系统的能量流动。针对系统两级变换器做并联运行，提出了减小零序电流的控制策略。针对传统控制策略的不足，在分析了负载突变时母线波动的原因的基础之上，利用负载功率前馈的控制策略抑制了负载波动对母线电压的影响。分析和仿真验证了采用协调控制对系统性能的提升，最后对电容最小化理论做了初步研究。在自行设计搭建的3kW试验平台上，进行了理论分析的验证。实验验证了背靠背变换器系统能量双向流动、有功和无功可控，负载功率前馈的控制策略能够减小负载波动引起的母线电压波动。并进行了电容减小时能量双向流动实验。