光伏发电是解决资源短缺与环境污染问题的重要途径之一。近年来,随着发电装置电压和功率等级的不断提高,对电力电子变换器结构有了更高的要求,多电平逆变器可以用低压小功率电力电子器件实现大功率输出,广泛应用于光伏发电领域。然而,传统的三种电压型多电平逆变器均由Buck直流变换器推演而来,只能实现降压逆变,在输入电压宽范围变化的场合应用时,会存在一定的局限性。本文在广泛阅读多电平逆变器相关文献的基础上,总结得出多电平逆变器一般由三电平逆变器扩展而来。从三电平逆变器典型结构入手,通过研究多电平逆变器的构造理论,提出一种新型的Cuk型三电平逆变器。该逆变器为单级非隔离结构,以Cuk变换器为基础,具有升降压逆变的能力。选取输入侧电感电流断续模态,介绍了Cuk型三电平逆变器工作原理,进行参数设计,推导得出该逆变器的升降压增益,并验证了在电感电流断续模态下中间储能电容电压为恒定值。然后建立Cuk型三电平逆变器数学模型,分别采用PR控制和单周期控制进行闭环控制。在理论分析的基础上,进行了Cuk型三电平逆变器开环和闭环仿真验证。在Cuk型三电平逆变器的基础上,经过扩展得到两种Cuk型多电平逆变器,按照储能电容位置与充放电冗余组合不同,分为I型Cuk多电平逆变器、II型Cuk多电平逆变器。以五电平逆变器为研究对象,分析I型Cuk五电平逆变器和II型Cuk五电平逆变器工作原理及储能电容自均压原理,最后进行了开环和闭环仿真验证。为验证理论分析和仿真结果的正确性,本文分别对Cuk型三电平逆变器和Cuk型五电平逆变器搭建了实验样机,进行了开环和闭环实验,实验结果验证了理论分析和仿真结果的正确性。