本文针对直流配电网的发展需求,提出了一种应用于交直流配电网的大功率电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)。该变换器采用模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)结构,在子模块中增加了推挽隔离模块,相较于传统MMC增加了一个低压直流输出端口。该变换器可以同时实现交流电网与中低压直流电网之间的能量传输。本文先详细介绍PET的拓扑结构,随后对不同工况下PET变换器的能量传输进行了详细分析,介绍了MMC级和隔离级的拓扑结构和功能。分析了PET工作时子模块的不同工作状态及LC串联谐振软开关的不同工作模态。通过对PET电路建立数学模型,得到环路电流中直流成分能够起到交直流侧能量传输作用的结论,环路电流中交流成分是由于上下桥臂电压之和的波动引起的。从子模块均压控制原理出发,进行了子模块电压控制和环路电流抑制。通过PSIM软件搭建PET的仿真模型,进行了相应的仿真验证。针对PET子模块内部可能发生的开关管短路和开路等故障原因,参考传统配电网中线路故障的保护方案,结合本电路的结构特点,对PET系统实际运行中可能发生的一些内部故障和外部故障进行了分析,并给出相应的保护措施。通过PSIM软件搭建了单相MMC结构的三端口PET并联连接方式下故障保护仿真模型。最后,在完成仿真验证的基础上,制作了一台MMC结构的PET样机。针对隔离级谐振式推挽软开关和MMC级多电平分别进行实验,验证了实验结果与理论分析的一致性。