本文对大功率IGCT三电平NPC变流器的各调制算法性能指标进行了评估,并对低开关频率下宽输出范围内的同步调制策略进行了深入的研究,最终在5MW的三电平变流器上进行了相关的实验验证。论文在分析特定谐波消除法(SHEPWM)数学模型的基础上,对1/4对称、1/2对称的输出电压波形提出了多组解的概念,通过两种初值迭代的方式分析了多组解的可能,并发现在高调制度下可行的解轨迹更多。为充分获得可行解,通过随机产生初值的方式得到另外两组解轨迹。论文对死区效应和动态窄脉冲问题的角度修正策略进行了深入的讨论。多电平拓扑给调制算法带来了更多的自由度,通过载波的幅值和相位与调制波的不同组合,以及空间矢量调制(SVPWM)中开关序列的重新分配,可得到多种调制算法。可通过总谐波畸变率和加权总谐波畸变率两个性能指标来评估不同算法的优劣性。在实际应用中,可结合不同算法的优势组成一组混合调制策略。对于三电平固有的中点不平衡问题,本文分析了一种基于电容电量不变的控制方案来修正正负小矢量的作用时间,并通过仿真验证了其有效性。针对三电平变流器在全调制范围内低开关频率输出特性差的情况,设计了一种低频阶段采用异步调制,高频阶段分段同步调制的策略。通过分析载波模式、采样模式和载波比的选取对调制输出电压波形的对称性及其谐波畸变率等特性的影响,得出采用双采样准优化SPWM具有较好的谐波特性。在调制算法切换时,基波含量不变,但谐波含量的变化将给电机带来较大的电流冲击,分别从磁链与转矩的角度进行了分析。对于异步调制到同步调制切换时三角载波与调制波相位对正的问题提出了一种基于锁相的相位同步策略,对于同步调制不同载波比切换提出了固定点切换来避免电流冲击的策略。对于本文提出的全调制范围内分段同步调制策略,通过电机实验来验证其有效性,并通过负荷实验来测试大功率变流器额定工况下的运行特性。