随着工业技术的迅速发展，各种用电设备对电能质量的要求越来越高。一方面在中高压场合要求有较高的输出电压，而另一方面也要求输出电压要有较小的畸变率。但是当前的半导体技术和制造工艺并不能保证功率开关器件既有较高的耐压值又有较高的开关频率。多电平逆变技术正是近几十年来为了解决这一问题而应运而生的。基于独立直流电源的级联逆变器作为多电平逆变器中最有发展前景的研究热点之一引起了广大学者的兴趣和关注，一方面它可以通过级联叠加提升输出电压，另一方面也可以通过等效提升开关频率改善输出电能质量。本文重点研究和分析了一种直流电源级联式逆变拓扑，针对其特点制定了相应的控制策略，并设计了一个基于该拓扑结构的单相H桥级联逆变系统。系统主要由直流级联单元、工频H桥、LC低通滤波器、负载和以DSP为核心的数字控制单元组成。本文的研究内容如下：1．研究了目前级联逆变器的主要拓扑结构和控制方法，并分析其优缺点。重点介绍了直流电压倍增叠加的控制方法，并进行仿真验证。2．研究了CPS-SPWM调制的工作原理，并通过双重傅里叶级数分析了其谐波组成。重点分析了CPS-SPWM调制下调制度对于级联逆变器输出电压THD的影响和低调制度下电平退化的原因。同时鉴于实际场合直流电源电压的不均衡的情况结合理论和仿真进行了分析。3．采用直流电源级联式逆变拓扑结构建立了单相五电平级联逆变器模型，进行了数学建模，研究其可行的控制策略，并通过自动控制相关理论，设计了LC低通滤波器和闭环控制参数。最后通过仿真验证了控制算法及参数设计的准确性和可靠性。4．基于DSP进行了软硬件设计并搭建了实验平台，通过实验验证了控制算法的可行性。