随着半导体制造技术及电力电子技术的发展,出现了一种由电力电子器件和高频变压器结合的用来替代传统变压器的新式变压器-电力电子变压器(Power Electronic Transformer-PET)。PET在实现电压变换、电气隔离及能量传递等传统变压器的基本功能外,还能显著地改善输入侧的功率因数,灵活地调整输出电压。随着越来越多的用电设备接入电网,电网的电能质量日益受到挑战,用电设备受到威胁,PET的应用可以有效地改善电力系统的电能质量,提高对负荷供电的可靠性,便于分布式电源的整合,有助于智能电网的建设。因此对PET进行深入研究具有十分重要的理论意义和实际经济价值。本文首先介绍了PET的研究背景与发展现状,通过传统变压器和PET对比分析可以看出传统变压器的缺点和PET的优点。在PET原理和分类的基础上,提出了一种两级结构的电力电子变压器,由AC/DC和DC/AC两级变换组成,省略了三级结构PET的DC/DC变换环节。其次,针对两级结构电力电子变压器,从理论上对工作原理、控制策略进行分析。AC/DC部分主要由高频变压器及其两侧的变换器组成,分析了其工作原理,将输入侧的正弦电压首先调制成具有正弦包络的高频电压,然后在高频变压器二次侧调制成直流电压,采用开环控制策略,给出了具体的工作模态。DC/AC部分由单相全控逆变电路组成,分析了其工作原理,推导了电路数学模型,采用了电压电流双闭环的控制策略。再次,搭建了PET系统的硬件电路,设计了包括系统主功率电路、驱动电路、信号采样调理电路、控制器及其外围电路和供电电源电路等。设计了基于TI公司的TMS320F28335的软件系统,包括系统主程序、中断服务程序和闭环控制程序等。最后对结果进行分析。用Simulink搭建的仿真模型对两级结构电力电子变压器进行了整体性、电压稳定性、负载投切和电压跌落等仿真。用搭建的实验硬件平台进行验证,结果表明两级结构电力电子变压器能够实现输入侧高功率因数,输入输出侧电压隔离,输出稳定的交直流电压。简化了结构,所需器件少。