本文以电力电子混杂系统为研究对象,在现有信号混杂系统研究的基础上,对功率混杂系统的非线性问题分析与改进方法进行了深入研究。从高阶网络电磁能流传播、多端口阻抗网络功率传输、混合脉冲序列电机控制方法等方面探索了功率混杂系统的组合特性与运行方法。重点分析了混杂系统高阶振荡、低阻尼与谐波畸变等混杂系统动力学特性及其造成的约束与影响。考虑以上因素,结合混杂系统中的三类应用技术——标准模块的汇集组合、有源阻抗网络系统以及非对称绕组结构电机的双频驱动技术,总结了混杂系统组合中的设计与提升方法。利用多类型与多功率等级的电力电子混杂系统实验平台对研究成果进行了实验验证,实现了混杂系统理论研究的实际应用。模块化变流器汇集环节中母排寄生参数与支撑电容形成不易被察觉的寄生阻抗网络,导致的复杂谐振模态及电应力会产生热击穿等危害。在以往通过实验与反复迭代寻找最优连接方式的方法之外,本文提出大尺寸汇流母排网络结构的正向设计与评估方法。首先,通过推导汇集环节子网络导纳矩阵构建出寄生网络传递函数矩阵,揭示了子网络组合引起多峰值谐振的机理。然后,针对汇集环节电流的畸变特征,将寄生网络传递函数矩阵与正负序分解法组合,获得汇集环节电流与子网络电流的准确数学关系。基于以上两点在315k W光伏系统进行了设计、评估与实验验证工作。结果表明采用所提出的理论与方法,光伏系统模块汇集环节中支撑电容谐振电流的预估值与实验结果一致。优化后寄生网络中的电容谐振电流最大降幅为49%,有效解决了汇集环节中电容谐振电流引起的热应力问题。为了降低电池功率变换器的损耗与成本,进行了利用无源阻抗网络变流器实现混合储能功率传输与协同管理的探索。构建出利用单级功率变换器完成电机驱动器与混合储能管理的有源阻抗网络变换器。推导与分析了系统极点变化规律,设计出的有源阻尼控制方法解决了储能元件嵌入后引起的控制阻尼降低问题,电流控制器带宽提升两倍。然后,利用电池的电压钳位作用拓宽了阻抗网络变换器的高效率区间,最高损耗降幅达40%。最后,提出的功率分频协调控制策略与电池瞬态峰值电流估计方法既避免冲击电流造成的电池应力同时确保了混合储能系统的响应速度与多模式的无缝切换。针对大功率电机驱动系统在低载波比运行时存在的转矩脉动等问题,开展了采用脉冲序列组合改进多相电机驱动性能的研究。首先,阐述了采用相同载波比驱动方式实现双三相电机绕组功率分配的原理与实现方法。进一步,开展了基于主从式非对称电机绕组的双频混合驱动方式研究,解决了主从绕组互感参数设计、混合脉冲序列组合方式与样机制作等方面的难题。仿真与实验结果表明所提出的驱动系统具有主动消除转矩脉动、振动噪声以及负载扭振等方面的优势。与增大载波比的三相驱动系统相比,实现相同转矩脉动指标,主从绕组双频驱动系统的损耗可降低30%左右。