随着我国经济和社会的不断发展,对电网稳定、安全与经济运行的要求越来越高。传统变压器的体积较大,空载损耗较高,功能单一,且投入电网时会造成较大的励磁涌流。电力电子变压器作为智能电网的重要支撑装备,具有较好的发展前景。它由电力电子变换拓扑和实现磁耦合的高频变压器本体所组成,实现智能电力系统中的电压变换和能量传递,其突出特点在于：可实现对变压器原、副边电压幅值与相位的灵活控制,满足未来电力系统的发展新要求,获得更高的系统稳定性,并可整合各种交直流分布式发电,以及实现电力市场下对功率潮流的实时控制。本文首先分析了电力电子变压器的基本原理以及几种典型的物理拓扑实现方案,建立了电力电子变压器的等效数学模型。针对不同负载情况,通过仿真研究了电力电子变压器的动态运行特性,结果表明：(1)在感性负载下,基于双闭环控制三相PWM整流电路的电力电子变压器,可实现单位功率因数,具有网侧电流正弦化和灵活可控等优点；(2)在容性负载下,采用原边PWM整流电路双闭环控制的电力电子变压器,其电网侧的电压与电流基本同相位,功率因数近似为1。多台电力电子变压器并联运行,可提供更高的供电可靠性和更灵活的供电方式,并减小备用容量。进一步分析了电力电子变压器并联运行的基本原理,包括电力电子变压器和常规变压器的并联运行以及电力电子变压器之间的并联运行,并探讨了主机控制和从机控制等不同的控制策略。采用主机控制时,可维持直流电压稳定并对输入的电流波形进行控制,使得主机对一次系统而言等价于一个线性负载；采用从机控制时,使得从机对一次系统而言等价于一个线性负载,对二次侧角度而言等价于可控电流源。就电力电子变压器在电力系统中的应用,包括提高系统稳定性、抑制负荷端电压崩溃、控制配电网潮流、抑制故障电流以及改善电能质量等,本文开展了仿真研究。仿真结果表明,当配电网电压出现波动时,电力电子变压器可控制负载的功率因数近似为1；针对输电系统,采用电力电子变压器常规变压器,可提高系统对大小扰动的阻尼,快速消除系统故障造成的影响,并有效维持系统的稳定运行。本文研究工作可为发展电力电子变压器的关键技术提供有价值的参考依据。