在高压大功率场景下，传统两电平双有源桥DAB（dual active bridge）变换器存在器件耐压不足、du/dt大以及模块串并联数量多等问题。基于此，将一种有源中点钳位ANPC（active neutral point clamped）拓扑引入DAB变换器中，构成一种器件混合型多电平DC-DC变换器。该变换器能够提供4个控制自由度，克服了传统拓扑的不足及调制方式自由度的局限性，适用于电压传输比变化范围宽的中高压场合。为提高变换器的效率，提出了一种最小化电感电流峰值多移相MPS（multi-phase shift）调制策略。分析了变换器的工作原理，推导出各个工作模式下的电感电流峰值，然后建立传输功率模型，求得其多自由度解析解，并基于KKT（Karush-Kuhn-Tucker）算法进行了最小电流应力优化。最后，搭建实验平台进行测试，对比不同工况下不同调制策略的优化效果，验证策略的有效性。

为了提高光伏发电系统DC-DC变换器的性能，首先提出一种引入二极管和电容单元的升压变换器拓扑结构，实现电压的高增益；同时，利用解耦磁集成理论对新拓扑中的2个电感进行集成化设计，形成了基于EE磁心的新型集成电感，以减小磁件体积和损耗。然后通过仿真分析验证了所提拓扑结构及新型磁件设计的可行性。最后通过搭建实验样机验证了所提高性能DC-DC变换器的有效性。

传统的电磁轴承功率放大器通常采用电路结构简单、实用性较高的硬开关电路拓扑，但存在开关管的开关损耗大、易过热损坏的问题，同时限制了其在更高工作频率场景的使用，且在较高母线电压、较高开关频率条件下，会产生严重的电磁噪声。针对硬开关功率放大器在工作中存在的各种缺陷，提出一种适用于电磁轴承系统的软开关功率放大器，并详细分析了其电路拓扑的工作原理。通过仿真和实验进行对比分析，结果表明，该拓扑在满足功率放大器基本性能要求的情况下，能降低开关损耗，抑制高频工作状态下的电磁噪声，提高系统的工作效率。

为解决三相四线制Vienna整流器的电流过零畸变问题与中点电压偏移问题，提出了2种控制方法：抑制电流过零畸变控制方法和中点电压主动控制方法。首先，针对三相四线制Vienna整流器，分析了其拓扑结构和运行原理，结合换流路径说明了电流过零畸变产生的原因，提出了抑制电流过零畸变的控制方法。然后，分析了直流侧电容电压变化情况，给出了注入零序电流的中点电压主动控制方法；最后，通过实验验证所提控制方法的有效性。实验结果表明，通过所提控制方法，Vienna整流器既消除了电流过零畸变，又达到了中点电位平衡，证明了控制方法的有效性。

针对传统有限控制集-模型预测控制FCS-MPC（finite control set-model predictive control）在低开关频率下控制效果差、实现多目标控制时存在消除电流畸变、抑制电流纹波和调节中点电压平衡难以兼顾的问题，提出一种应用于Vienna整流器的基于虚拟矢量的有限控制集-模型预测控制VVFCS-MPC（virtual vector FCS-MPC）策略。通过构建8个新的虚拟矢量扩充控制集，在1个控制周期内输出多个基本矢量，显著提升电流控制精度；通过分析引起电流畸变的原因，限制使用造成电流畸变的矢量，以实现消除电流畸变；此外，采用虚拟矢量与基本矢量共同调节中点电位，无需权重因子；最后，从稳态、动态、中点电位平衡控制等多个维度进行了实验验证，结果表明所提方法具有良好的稳态和动态性能。

抖频技术常用于抑制LLC变换器电磁兼容方面的问题。然而，传统抖频技术在适应频率变化时对负载特性的处理存在一定的局限性，导致LLC变换器的工作效率降低，特别是在单相混合逆变器中，固定频率扰动使上述问题更加显著。针对此情况，提出一种依据负载功率特征的抖频控制方法，旨在提高LLC变换器的工作效率，其关键在于实现“源阻抗”和“负载阻抗”的匹配。首先剖析了单相混合逆变器中的“源”“载”特性，深入探究了“源阻抗”和“负载阻抗”的特性；接着结合LLC变换器在不同频率下的阻抗特性，提出了基于负载功率特征的抖频控制方法；最后通过实验验证了该方法的有效性。实验结果表明，该方法有效提升了LLC变换器的工作效率。

兆瓦级非车载充电机的大规模应用面临着传统检测方法所存在的高能耗、低动态精度及多模块协同检测能力欠缺等问题，因此提出一种融合模型在环MIL（model-in-the-loop）仿真与正交优化长短期记忆Orthogonal-LSTM（Orthogonal long short-term memory）网络的模型预测试验方法，旨在突破试验平台功率瓶颈并提升复杂工况下的检测适应性。通过构建模型预测控制MPC（model predictive control）驱动的虚拟充电机模型，实现对待试验充电机的动态特性模拟。然而，面对充电模块的叠加、功率的提升，模型与实际试验结果间的误差增大。为解决这一问题，结合正交试验法优化LSTM模型参数，实现模型的误差预测与补偿。实验结果表明：所提方法为单机多模块结构的兆瓦级充电机提供了一种高精度、低功耗且可扩展的检测解决方案，具有重要的工程推广价值。

基于宽禁带双向开关的电流源型变换器BDS-CSC（bidirectional switch-based current source converter）可高频、双向（整流/逆变）运行，满足电气化交通和储能等系统对三相AC-DC变换器高可靠、高效和高功率密度的需求，应用前景广阔。变换器的高品质运行依赖可靠、高效的换流和控制，两者均需获取交流侧相电压信息。基于此，首先对电流源型变换器中有源电流矢量、母线电压与相电压的关系进行分析，提出一种基于矢量分解特性的相电压重构技术，仅需采样1路直流电压即可获取交流侧相电压信息。接着为抑制扇区边界区域与低调制比区域引入的重构盲区影响，进一步提出了基于矢量注入的互补矢量策略，实现了高质量的相电压重构。最后在一台3 kW的电流源型变换器中验证了所提方法的有效性。

传统级联H桥型变换器的H桥单元中配备大容值稳压电容和电压传感器，导致系统体积和硬件成本的增加。为了解决该问题，从级联H桥型变换器工作原理出发，具体分析电容的充放电状态以及电平倍增网络中电容电压的自平衡控制原理，提出了一种单直流侧传感器控制策略。在该控制策略中仅需要一个电压传感器来检测第一个H桥单元的直流侧电压，后续H桥单元直流侧电压便会自动均衡为前一个H桥单元电容电压的一半。与传统控制策略相比，所提控制策略有效地减少了直流侧所需电压传感器的数量，提高了系统功率密度，并且省略了传统控制中的电压均衡控制部分，降低了控制复杂度。最后，通过仿真和实验证实了所提控制策略的有效性。

直驱风机在故障穿越恢复阶段，无功电流延迟撤回会导致风电机组在故障恢复后出现暂态过电压，影响并网系统安全稳定运行。为了抑制该暂态过电压，建立直驱风机电磁暂态模型，定量分析暂态过电压出现机理，提出了一种三阶段协调控制策略。阶段一优化故障穿越期间有功、无功电流，减小故障恢复前、后的有功与无功功率变化量；阶段二引入机端电压变化率辅助准确识别故障结束标志，加快无功电流回撤速度；阶段三控制风电机组按比例吸收无功电流，消除已累积的无功盈余。此外，搭建了基于MATLAB/Simulink和Speedgoat的仿真平台，验证了所提策略对故障恢复后暂态过电压的抑制效果。仿真与实验结果表明，相较于传统控制策略，该策略能够在不削弱风电机组无功支撑能力的条件下，使暂态过电压下降9.3%。