在电力电子技术的快速发展和控制芯片的不断更新的今天，多电平功率变换器在各种应用领域受到了广泛的关注，尤其是在中高压大功率和新能源发电这些对控制电压精度有更高要求的领域。三电平逆变器因为谐波含量少、电压应力低、开关损耗小、能以低的耐压功率管实现高的电压等级输出等优点受到了人们极大的关注。本文研究了三相三电平逆变器国内外发展情况，总结了三电平逆变器发展分支几种逆变拓扑结构，并分析了不同种类型的逆变器的优点和缺点。首先着重研究了二极管钳位型的三相三电平逆变器的工作原理，在此基础上对一种新型的逆变器进行了研究和对比，通过详细研究发现新的逆变电路能够分散各个功率管的损耗且能节省钳位二极管。其次对已有空间矢量脉宽调制作了优化，经优化后的算法省略了算法中大量的三角运算，节省了处理器的资源。再次针对两种逆变电路中直流侧分压电容电压不平衡作了详细的分析，并用了一种由调整因子的方法来控制冗余小矢量的时间来平衡中点电位的方法，维持了逆变器的稳定运行。本文对分别对两种逆变电路针对优化的空间矢量脉宽调制进行了建模，仿真结果表明算法在两种电路中的可行性，然后对加入调节因子的方法对中点电位进行了仿真，论证了分析的合理性，仿真结果验证了理论的正确性。本文还设计两种逆变主电路和驱动电路，通过DSP运行了空间矢量脉宽调制算法，对比发现由于新电路的特殊拓扑结构导致驱动电源极大的减少且分散了损耗利于散热设计，节约了逆变器的成本。最后实验结果证明优化的脉宽调制算法能够在两种电路中完美逆变，验证了理论研究和硬件设计的正确性。