电力变压器作为电力系统中最为重要的设备之一,广泛应用于各个电力领域,然而传统电力变压器体积大,重量重等缺陷一直存在。当今,随着风能,太阳能等各类分布式能源的接入,电力电子器件的广泛使用,电力系统的电能质量大大的降低,而用户对电能质量的要求却越来越高,传统电力变压器已经满足不了现代电力系统的要求了。电力电子变压器(Power Electronic Transformer, PET)作为一种新型的变压器,结合了电力电子变换器和变压器的特点,可以灵活控制变压器一次侧和二次侧,拥有很多传统变压器所不具有的特性,具有解决现代电力系统中出现的新问题的潜力。受限于现有开关器件的电压和功率,现有的PET研究大多数都集中在中小功率的领域,随着中／高压大功率多电力电子变换器的研究,使得PET在高压大功率场合的应用开始得到各国学者的关注研究。现有的中／高压大功率PET结构多为前级串联,后级并联的结构,这一类结构的PET需要串联多个中高频的变压器,和使用大量的电力电子器件,虽然实现了PET在中高压大容量领域的应用,但是其在体积和重量上相对于传统变压器的改进有限。新型级联H桥型模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converters, M3C/MMMC)通过级联式结构,将低耐压功率器件应用于中／高压应用场合,表现出输入输出电压具有较低的谐波含量和dU/dt、不需要大量箝位二极管和飞跨电容、易于模块化、可靠性高等显著优点。本文研究的基于M3C的PET结构把M3C作为PET的高压输入侧,可以很好的结合M3C模块化的优点,M3C可以实现直接AC/AC变换,不需要中间直流环节,同时该拓扑只需要一个中频变压器,从而不用串联大量的变压器,这大大节省了PET的成本,同时在体积和重量上也有较大的优势。本文以基于M3C的PET为基本研究对象,详细分析了其基本拓扑结构和原理,并就其衍生的相关拓扑做了介绍；建立了PET前后级电路的数学模型；设计了PET的综合控制策略：前级M3C电路采用层次化电容电压外环控制和桥臂电流内环控制的策略,输出级采用移相闭环控制的策略；设计了一套PET电路的参数,及其前后级电路调制策略,仿真结果表明了该控制策略的有效性和电路参数设计的合理性；研究了M3C的一类重要的拓扑,模块化多电平变换器(modular multilevel converters, MMC)的PET结构和控制策略,从仿真结果看来,这一类拓扑具有优良的特性。