多电平有源中点箝位变流器是在传统二极管中点箝位变流器的基础上发展而来的一种新型拓扑结构，与二极管中点箝位变流器相比，有源中点箝位变流器具有更多的冗余电平和更加均衡的损耗分布，变流器的输出容量或者电能质量得到进一步提高，在高性能大功率变频领域中具有很强的应用前景。本文以此为研究对象，对变流器的控制策略和拓扑结构展开了深入的分析与研究，研究内容主要包括以下四个方面:　　针对三电平有源中点箝位变流器的损耗均衡控制问题，本文分析了变流器的冗余开关状态和电平切换方式，建立了损耗计算模型，并详细研究了三电平有源中点筘位变流器的在不同工况下的损耗分布情况，在此基础上提出了一种基于预测控制的损耗平衡控制方法。与现有基于调制电压周期进行损耗控制的方法相比，该方法以开关周期进行损耗平衡控制，提高了损耗的调节速度，实现了变流器半导体器件损耗的均衡分布。仿真和实验结果表明，与二极管中点箝位变流器相比，本文所提出的损耗均衡控制方法有效地提高了变流器的输出容量、改善了输出电能质量。　　针对三电平有源中点箝位变流器的中点电压波动问题，本文首先分析了三电平有源中点箝位变流器中点电压不平衡产生的本质原因，然后建立了中点电流模型，基于该模型研究了小矢量和中矢量对中点电压波动的影响以及中点电压的波动规律。基于三电平有源中点箝位拓扑，提出了一种中点电压和损耗平衡的协调控制方法，仿真和实验结果表明本文提出的控制策略在变流器宽工作范围内有效抑制了中点电压的波动，同时实现了桥臂损耗的均衡控制。　　高压大功率变流器安全可靠运行的前提条件之一是能够对故障进行快速诊断与保护。本文从三电平有源中点箝位变流器半导体器件的短路故障和开路故障两方面展开了研究。针对半导体器件短路故障问题，建立了变流器在不同电平切换方式下加入死区时的暂态模型，并分析了由于死区引起的短路故障特征，最后给出了短路故障的保护措施。针对半导体器件开路故障问题，本文分析了变流器在不同电平切换方式下各个开关器件开路时的故障特征，提出了一种基于瞬时功率的检测方法。仿真和实验结果表明该故障检测方法能够准确判断并定位单个或多个器件的开路故障，根据不同的开路故障和工况要求采取相应的保护措施。该方法提高了变流器的可靠性，具有较强的工程应用价值。　　在输出电压高于6kV的场合，由于电力电子器件耐压的限制，三电平变流器已经不能满足要求。本文采用了一种五电平有源中点箝位H桥型拓扑结构，深入研究了该拓扑的控制策略。与现有五电平二极管中点箝位H桥型拓扑相比，该拓扑具有更多的冗余换流方式，提高了损耗均衡控制的灵活性，仿真和实验结果表明有源中点箝位H桥型变流器具有更加均衡的损耗分布，变流器输出容量或电能质量的提升效果显著，在高压大功率变流领域具有广泛的应用前景。