多端口变换器（Multi-Port Converter,MPC）采用单个功率变换器取代多个独立功率变换单元,实现多个独立功率变换单元结构与功能合并、集中的功率转换和控制,具有功率密度高、转换级数少以及响应速度快的优势。随着多端口变换器的深入研究,在功率密度、转换效率及稳定性上具有更严苛的要求。三相-单相矩阵变换器（Three-phase to single-phase matrix converter,3-1MC）作为矩阵变换器的衍生型拓扑,具有电能变换级数少、高功率密度、结构易于模块化和拓展化等优点。本文在3-1MC的基础上结合高频链技术,利用多绕组高频变压器磁耦合拓展成多端口变换器,该变换器可提供单级功率传送的交直流混合端口,兼备矩阵变换器和多端口的优点,解决了现有交直流混合多端口变换器存在多级电能变换环节的缺陷。本文首先阐述了高频链矩阵变换器和多端口变换器的拓扑结构及现状,提出基于3-1MC的三端口变换器（Three-port Converter Based on 3-1MC,TPC-BO-3-1MC）拓扑结构,介绍其基本构成及特点,提出了一种基于双极性空间矢量调制和移相调制的协调调制策略。其次,建立三端口变换器的Y形等效模型和Δ形等效模型,对该拓扑的功率传输能力进行详细的分析,推导出各端口间功率数学关系式;在此基础上,给出协调调制策略下3-1MC部分空间矢量调制的占空比关系式,并分析了变换器传输功率大小的影响因素。再次,以大规模电动汽车集成至电网为研究背景,采用该三端口变换器作为充电机拓扑;根据Δ形等效模型下,3-1MC输入端电流幅值与控制变量（移相角）的数学关系,提出一种固定3-1MC调制系数、变换器输入电流幅值由移相角Ф₁₂和Ф₁₃协调分配控制的闭环控制策略。实现了各端口间功率独立控制、网侧单位功率因数运行和电池分段式充放电控制。在MATLAB中搭建了三端口变换器闭环系统仿真模型,仿真实验验证了所提控制策略的正确性。最后,搭建TPC-BO-3-1MC的开环实验样机平台,详细分析了实验样机相关元器件的参数设计和软件设计流程,实验结果验证了本文所提拓扑结构及调制策略的正确性和可行性。