在井下照明系统、综合保护装置及手持式电气设备等的电源模块中,使用的传统干式变压器存在体积大、重量大,可控性差等问题;因此,本文提出采用电力电子变压器代替干式工频变压器的方案。与传统工频变压器相比,电力电子变压器不仅具有电压变换、电气隔离等功能,还具有体积小、重量小;可控性好,能够实现故障隔离等优势;具有解决井下照明电源系统、综合保护装置及手持式电气设备等的电源模块中许多新问题的潜力,具有较大的研究价值。文中分析了电力电子变压器的研究背景和研究意义,对比分析了电力电子变压器的优势,分析了电力电子变压器的基本理论、发展历程和国内外研究现状;分析了电力电子变压器的工作原理及其两种典型的实现方案,分析可知AC/DC/AC型电力电子变压器具有可控性强,故障隔离效果好等优势;对所设计的AC-DC-AC型电力电子变压器进行了数学模型分析、参数计算。对电力电子变压器的输入环节、中间环节和输出环节分别进行了电路分析,分析了隔离环节和输出环节各自常用的两种控制方式;中间环节的控制方式设计为开环PWM控制,输出逆变环节的控制方式设计为基于输出相电压有效值和瞬时值的双闭环控制方式,对控制算法进行理论分析;利用Matlab/Simulink仿真软件对电力电子变压器拓扑中的三个环节及整体电路分别进行电路仿真,结果显示:输入环节能够输出稳定的高压直流电压;中间隔离环节能够实现电压变换,输出稳定的低压直流电压;输出环节能够输出稳定的正弦波形的三相交流电压;电力电子变压器整体电路的仿真结果显示:当系统连接△对称阻性负载、负载发生突变、连接△对称阻感性负载时,都能输出稳定的127V三相交流电压,且波形正弦度较好。对IGBT模块进行原理分析、选型设计,中间环节和输出环节的IGBT模块分别选型为IKW25T120和IGP50N60T;然后设计IGBT模块的驱动电路,并对其工作原理及工作过程进行了详细分析;设计了IGBT模块的保护及缓冲电路;设计了电力电子变压器的控制系统整体硬件结构;控制器选型设计为TMS320F28335,设计了控制电路、驱动电路、功率电路、调理电路、电源电路等系统硬件电路;电压霍尔传感器分别选型为LV-25-200和LV-25-400,设计了电压传感器的端子接线电路;设计了控制系统软件部分,主要包括控制系统主程序、初始化子程序及闭环控制算法子程序等;对控制算法进行软件编程,实验验证了该控制算法能够输出较好的控制信号波形。