由于具备集成度高、扩展灵活和高功率密度等特点,多端口变换器逐渐成为国内外学者研究的热点内容,尤其是在能源互联网、分布式发电系统和车辆到电网能技术领域中。本文以多端口变换器为研究对象,提出了一种典型的可应用在含交流源场合的三端口变换器拓扑,基于此拓扑重点研究了对应的控制策略,并进行了仿真验证和硬件实验验证。本文首先从拓扑结构的角度对多端口变换器和DC-AC变换器进行了概述,同时对多端口变换器中的常用控制策略进行简要介绍,然后针对含交流源的多端口变换器应用中存在的二倍频纹波和储能两个问题,以三端口变换器为例,提出了将其中一个端口兼做纹波补偿端口和储能端口的具体解决方案。其次,在具体的解决方案中,采用了一种含交流源的三端口变换器拓扑,并采用中心对称的移相调制策略。在此基础上,采用基波近似法首先推导了双有源变换器的功率传输方程,然后进一步推导了含交流源的三端口变换器功率传输方程和端电流方程,通过综合分析选择了内移相角作为控制变量而将外移相角固定以简化数学模型和功率耦合关系,进而分别建立了直流侧和交流侧控制量和被控量之间的小信号模型,其中交流侧小信号模型通过坐标变换建立在dq坐标系下。最后分析了四种常用工作模式并分别介绍其典型应用场合。然后,针对所用拓扑结构,采用了在直流侧采用高带宽控制器而在交流侧采用低带宽控制器的分频控制策略,采用频域分析法分别设计了直流侧和交流侧控制器,通过对dq坐标系下d轴分量和q轴分量的控制可以实现对交流侧有功功率和无功功率的控制。分析了直流侧和交流侧端口采用的LC滤波器引起闭环系统谐振的本质原因,并分别设计了直流侧和交流侧虚拟电阻补偿器来抑制谐振。在MATLAB/Simulink仿真环境中搭建了含交流源的三端口变换器仿真模型,并对采用的控制策略分别进行仿真,其中具体包括实际串联电阻与虚拟电阻的对比,不同控制器带宽配合对控制效果的影响对比,以及两种典型工作的模式仿真结果,总体验证了设计控制器的正确性。最后搭建了一台300W实验样机进行综合验证,其中对硬件电路中的功率开关管和等效漏感电感等关键器件分别进行了选择和设计,同时基于ARM+FPGA双核控制器设计了对应的数字控制系统。综合对比实验波形和仿真波形,验证了本文所提出的拓扑和对应控制策略的科学性和正确性。