三电平AC/AC变换器具有开关管电压应力低、变换效率高、滤波器体积重量小等优点,可用于高压大功率应用场合。本文提出并研究了三端口多功能AC/AC变换器,重点研究了自跟随飞跨电容三端口多功能三电平AC/AC变换器的电路拓扑构建、工作原理、控制策略等,并研制了原理样机进行实验验证。首先在对Buck型、Boost型和Buck-Boost型两电平AC/AC变换器分析和研究基础上,提出了三端口多功能基础电路。该基础电路通过改变输入输出端口和公共端口的不同,即可分别得到Buck、Boost和Buck-Boost型变换器。结合多电平技术和三端口多功能基础电路,提出并研究三端口多功能三电平基础电路。其次详细分析了现有的三电平AC/AC变换器的控制策略(输出电压联合飞跨电容电压的双闭环控制策略)的局限性,并由此提出自跟随飞跨电容三端口多功能三电平AC/AC变换器电路拓扑,其飞跨电容的电压能够自动跟随小容量辅助变压器副边电压,无需通过其它控制电路进行调节。故该变换器只有输出电压一个控制对象,控制简单,易于实现。与单一功能的三电平AC/AC变换器相比,该变换器在提高电路功能多样性的同时扩大了电路输入输出电压的范围。然后详细分析了三端口多功能变换器分别工作在Buck、Boost和Buck-Boost三种功能模式时的工作原理,推导了各自的输入输出电压关系。对功能模式的选择控制和输出电压的闭环控制的控制策略进行了详细说明。对实验样机主电路和控制电路的元器件参数选择和电路设计进行详细介绍和说明。最后研制了一台原理样机,进行了实验研究,实验结果证实了自跟随飞跨电容三端口多功能三电平AC/AC变换器的可行性及其理论分析的正确性。