AC/AC电力电子变压器以高频电气隔离变压器为基础,具有输出电能质量高、功率密度高并可主动参与电网质量优化等优点,成为电能变换领域新的发展方向。目前对电力电子变压器的研究尚处于起步阶段,为进一步提高其功能和性能,以增强其负载和电网适应性,本文提出一种新型三电平AC/AC电力电子变压器。对其拓扑结构、工作原理、调制策略和输出电压闭环控制策略等方面进行了深入研究。本文首先提出一种基于双向开关半桥三电平AC/AC拓扑的新型三电平AC/AC电力电子变压器。针对该拓扑交流输入侧两个分压电容可能存在的电压偏移问题,提出混合式PWM调制策略加以解决。并利用基波分析法推导出变换器的稳态输出特性模型。其次,利用扩展描述函数法对所提出新型变换器进行小信号建模,给出了详细的建模步骤和过程。求解出了变换器的高阶状态空间模型,并通过与基于基波分析法获得的稳态模型进行对比,验证两种方法所获得模型的一致性。进一步通过小信号扰动和相应的推导,获得所提出变换器的小信号动态线性模型。然后,为了获得输出电压的优良控制性能,给出了线性控制器结合重复控制的闭环控制策略。利用线性控制器实现系统的快速动态控制,而利用重复控制器改善稳态波形质量,同时实现对电网电压谐波影响的抑制。以所建立的小信号模型为基础,对闭环控制器中的线性控制部分和重复控制部分的参数分别进行了详细的设计及分析。为了对所提出的拓扑及其调制与控制策略进行验证,文中搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型,对其调制策略、理想和非理想电网条件下的闭环控制性能进行了详细的仿真分析。仿真结果证明了所提出的拓扑及其调制策略能够实现预期的AC/AC电能变换,相应的闭环控制策略获得了优良的动静态性能,并具有对电网谐波影响的抑制能力。最后,基于DSP+FPGA搭建了所提出的新型三电平AC/AC电力电子变压器的实验平台,确定其总体硬件方案,并对各部分硬件电路进行了设计。对DSP和FPGA的功能划分进行分析,并给出了详细的软件程序流程。