电力电子变压器是一种新型智能电力电子装置，它在实现传统工频变压器功能的基础上，可实现多功能扩展，具有智能化、高功率密度、高性价比、环保等明显优势，未来应用前景广阔。 目前，国内外关于电力电子变压器的研究尚处于机理和实验室阶段，大量工作主要集中在主功率拓扑稳态工作特性分析和结构研究上，而对系统动态特性的认识还不够深入，使得系统控制效果不甚理想，亟待改进。以AC/AC变换器为核心的电力电子变压器采用高频开关变换技术实现对工频输入/输出电压的转换，系统内工频电量与高频电量直接耦合，这使得对AC/AC变换器进行动态建模较一般变换器更加困难，控制更加复杂，为此，本文拟从动态建模和控制对电力电子变压器进行较为深入的理论和实验研究，促进电力电子变压器技术的进一步发展。 本文的主要内容和创新之处包括以下几个方面： (1)首先以单相AC/AC Buck型电力电子变压器为研究对象，提出系统工频量与高频量的解耦分析方法，获得与原交流变换系统等效的直流变换器模型。其中对于纯阻性负载单相AC/AC Buck变换器，直接将系统状态平均模型中的工频交流分量sin(cot)消去，即可得到原系统输入/输出电压瞬时值所对应幅值与占空比三者间的直流变换器模型；对于阻感性负载条件下的单相AC/AC Buck变换器，通过引入λ参数和高频等效，可以获得输入/输出电压幅值与占空比间的直流变换模型。由此获得单相AC/AC Buck型电力电子变压器不同负载下的小信号动态分析模型。 (2)进一步研究三相AC/AC Buck变换器阻感性负载时的动态模型。通过高频等效和DQ坐标变换获得基于旋转坐标的直流变换器模型，同时实现工频量与高频量、三相电压电流双重解耦，进而获得系统小信号动态模型。 (3)输出电压瞬时值控制的提出。动态特性分析和研究表明：纯阻性负载条件下的AC/AC Buck型电力电子变压器为一般的二阶阻尼振荡系统；阻感性负载条件下，该系统具有近似二阶无阻尼振荡的特点，其稳定裕度很小，各种随机高频扰动很容易导致输出电压产生长时间严重振荡。据此特性完成校正设计，提出输出电压瞬时值控制策略。仿真证明瞬时值控制具有良好的稳定性和快速的动态响应，在输入电压、负载电流扰动下，输出电压均能迅速稳定在设定值上，而且对网侧低频谐波也具有很好的抑制效果。研究成果同时推广到移相半一全桥电力电子变压器中。 (4)电力电子变压器的主控管现阶段必需采用组合式的四象限开关，开关安全换流问题是电力电子变压器实现的一个重要技术问题。论文针对输入端短路、缓冲电路电压尖峰、重叠换流等换流中遇到技术难点，详细分析了AC/AC Buck变换器中四象限开关的四步软换流过程，给出控制策略，并结合实验分析其软换流效果，为电力电子变压器安全运行提供了一个技术方案。 (5)实验研究。在理论分析的基础上完成了单相AC/AC Buck变换器数字控制系统的设计与制作。在所构建的控制系统平台上进行了大量的实验研究，实验表明所设计的数字控制AC/AC Buck变换器在纯阻性或阻感性负载条件下均具有良好的稳定性和快速的动态调整能力，证实了本文所提出的动态建模方法和瞬时值控制的有效性。