大容量开关器件、多电平拓扑结构和最优控制策略，为实现大容量电力电子变换器提供了有效途径，而基于大功率 IGCT器件的高压变频器的研究则是当今电力电子研究方向的热点之一。 集成门极换流晶闸管(IGCT)是最新的开关器件，具有关断电压高、关断电流大、开关频率高、损耗小、可靠性高等特点。它从GTO发展而来，结合了GTO与IGBT的优点。凭借这些优点，IGCT将比GTO和IGBT更具有市场竞争力。因此，对IGCT器件以及基于IGCT的高压变频器进行理论分析、建模仿真和试验研究具有重要价值。 首先，本文分析了IGCT的结构与工作特性，提出了适合电路仿真的IGCT器件实用模型。该模型具有足够的计算精度，计算速度快，参数求解简单，是掌握IGCT应用特性的有效工具。以具体型号的IGCT为例，详细描述了该模型的等效电路、结构以及参数求解过程，并设计和实现了IGCT测试电路。 然后，本文从基于理想开关的多电平结构基本拓扑单元入手，选取出合适的变换电路，并以其为基础，提出了二十四脉波整流器、二极管箝位型三电平逆变电路和SVPWM控制方法的理论设计和计算机仿真研究，并针对三电平逆变电路的各个元器件进行分析和试验研究。 最后，为使高压变频器运行更加的稳定可靠，对高压变频器的保护电路和控制电路进行了设计研究，针对其中的三电平逆变电路中点平衡问题、死区控制问题、IGCT缓冲保护电路和输出滤波器进行了理论分析、PSIM仿真以及试验研究。 仿真和试验结果表明：IGCT器件仿真模型正确；三电平逆变电路合理；保护电路和控制策略实用有效。