随着现代电力系统的发展,传统变压器越来越难以满足现代电力系统的需要。电力电子变压器(power electronic transformer,PET)是由电力电子变换器和高频变压器组成的一种复合型装置,在完成基本的电压转换、电气隔离和能量传输功能的同时,还可实现对系统中电压、电流的连续调节、综合控制以及智能管理等,具备解决现代电力系统中诸多新问题的潜力。与传统两电平、三电平等换流器相比,模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)具有高度模块化的结构,有利于降低装置故障损失、实现装置的冗余,输出波形好,在高压大功率场合具有明显优势。本文围绕中压配电网中基于MMC的新型电力电子变压器,采用由高压输入级、中间隔离级以及低压输出级组成的三级式拓扑。输入级采用模块化多电平变流器(MMC)结构,中间隔离级由若干个输入串联输出并联的双有源桥DC/DC变换器构成,低压输出级采用三相四桥臂逆变器拓扑。高压输入级是整个PET的关键部分,本文重点研究该部分内容。首先从子模块开关状态、运行机理方面分析输入级MMC结构的工作原理,建立了MMC的等效数学模型。根据电路外特性模型对MMC的调制技术进行研究,分析了最近电平调制以及载波移相调制在MMC中的应用,同时针对子模块数目较低情况下的最近电平调制输出谐波问题,提出一种在近似函数中加入微小偏差量的改进方法。其次,根据输入级电路外特性和内部特性模型,对MMC电压电流控制、环流问题以及子模块电容均压控制进行研究,结合交流侧等效数学模型的物理意义,将环流分解为交流环流分量和直流环流分量,对MMC的环流特性进行分析。针对子模块电容电压平衡问题,采用结合最近电平调制的优化电容电压平衡方法,同时可降低开关损耗。再次,分别对隔离级双有源桥(DAB)DC/DC变换器和输出级三相四桥臂逆变器进行原理分析,介绍了基于功率反馈的双有源桥输出并联控制方法以及三相四桥臂逆变器的三桥臂传统电压控制与第四桥臂独立控制相结合的控制方法。最后,本文在Simulink/Matlab平台中搭建了基于MMC结构的电力电子变压器模型,仿真验证了前述理论的可行性。