提出了一种快速响应的多电平双向电源及高精度电压控制方法，通过负载电流的中高频分量前馈，有效提高了系统的动态响应速度，并降低冲击性负荷下电源输出电压的剧烈扰动，增强了多电平电源的抗扰性能；同时针对电压环提出准比例谐振QPR（quasi-proportional resonance）+重复控制的控制方式，实现了输出电压在基频和主要次谐波频率处的无静差控制，从而提高了多电平电源输出电压的控制精度。所提控制方法能够有效提高系统的动态响应性能及其输出电压的控制精度，增强系统稳定性，可用于解决海岛国防设施和民用设备可靠供电的难题。