为达成“双碳”目标,如何进行高效的电能利用逐渐成为研究学者们日益关注的热点问题。双PWM（Pulse Width Modulation,PWM）变换器系统作为电能变换装置,与电能利用率的提高紧密相关。针对提高变换电路对不平衡电网适应能力的需求,本课题首先对不平衡电网工况下的电网同步方式进行研究,为了提高二倍频锁相环技术的频率自适应能力,提出了简化结构的二倍频锁频环方法,并对于它在不平衡工况下频率输出存在误差的问题提出了优化结构。在变换器拓扑结构上,以NPC（Neutral Point Clamp,NPC）式三电平拓扑的变换器系统为研究对象展开研究,为提高变换器对不平衡电网的应对能力,前级引入第四桥臂形成“前四后三”桥臂结构,同时提出了基于二倍频锁相环的鞍型波调制实现方式,保证变换器应对不平衡电网的能力。本文对前级四桥臂电路所应用的载波层叠式的鞍型波调制方式进行输入电压谐波分析,并且得出同相载波层叠方式输入电压谐波较低的结论。中点电位控制是NPC三电平电路拓扑不可避免的重点问题之一,本文根据电路状态分析中点电位不平衡原因,并针对两种载波层叠方式分析了鞍形波调制的中点电位控制能力,同时对比正弦脉宽调制,验证了鞍形波调制的中点控制能力。为了提高变换器的性能,本文对前后级分别建立数学模型,采用前级桥臂独立的电压电流双闭环控制后级前馈解耦控制方式的前后独立控制策略。最后根据上述理论研究,搭建“前四后三”TL-NPC双PWM变换器实验平台,对变换器的输入输出滤波器、母线电容进行整定设计,并基于DSP（Digital Signal Processor,DSP）与CPLD（Complex Programmable Logic Device）控制芯片并提出了一种改变定时器触发方式实现单极性载波层叠的鞍形波调制的实现策略,验证了理论分析内容的可行性与有效性。