随着城市配电网规模的不断扩大、分布式电源和可再生能源的高密度接入以及信息技术和电力电子技术的蓬勃发展,配电网系统呈现新的特征:分布式发电技术发展迅速,涉及一系列的大功率、高效、高质量的能量转换和控制问题;电网智能化受到广泛关注,对电网的可控性提出了很高的要求;非线性负荷增长迅速,使得电力系统中的电能质量问题日益突出。本文提出一种开关电容型电力电子变压器,旨在解决传统电力电子变压器难以满足现代乃至未来配电系统小型化、轻量化、高效化、智能化等各种新发展要求。首先,提出利用开关电容模块实现共模隔离的概念,采用单位增益开关电容变换器作为共模隔离的结构基础,对其拓扑结构、控制方法等方面进行分析。开关电容共模隔离模块对于差模功率实现1:1向后传输,而对于共模电流信号则希望抑制其大小从而在本质上实现共模隔离,保证人体接触安全。本文从系统以及器件参数的角度分析了共模电流的抑制方法,并证明SiC等新型宽禁带开关器件的发展使得这种电气连接的变压器设想成为可能。同时,进一步给出了其他减小共模电流的方案构想,实现电气隔离从传统电磁化隔离到半导体化隔离的跃变。其次,开展对开关电容型DC-DC电力电子变压器研究,针对电压变换环节提出了一款桥式模块化开关电容DC-DC变换器。在此基础上,为减少回流无功和系统损耗,采用了多种改进型移相控制方法。对桥式模块化开关电容变换器的拓扑结构以及在不同移相控制方式下的电路运行模态进行了分析,给出电路特性计算结果,分析对比不同移相控制方式的优劣。从回流功率大小的角度对比分析了不同移相控制方式下变换器的效率特性。进一步,采用了一种改进的状态空间平均法对桥式模块化开关电容DC-DC变换器进行小信号建模,为控制系统的优化设计提供了依据。并搭建了一台200W的实验样机,从仿真以及实验角度验证了电路运行理论分析的正确性并给出实际电压变比等测试结果以及效率测试结果。再次,开展对开关电容型AC-AC电力电子变压器的研究,针对电压变换环节提出一款新型升降压矩阵式AC-AC变换器。在此基础上,对拓扑结构、控制方式以及工作模态进行了分析,并进一步给出了损耗分析以及功率密度分析结果。通过与现有单相矩阵式AC-AC变换器对比,表明了所提电力电子变压器结构在器件数量,功率密度以及能量传输效率等方面具有优势。搭建了一台200W的实验样机,从仿真及实验角度验证了理论分析的正确性并给出样机的交流电压电流波形质量指标以及效率、损耗等测试结果。