近年来，随着电力电子和自动控制技术的发展，以及工业中对大功率设备的需求，在中/高电压/功率等级的应用中，级联型多电平逆变器正得到越来越广泛的应用。相对于传统的两电平/三电平逆变器，级联型逆变器具有输出电平多，输出电压总谐波失真小，能够实现低频阶梯调制，功率半导体器件承受电压应力低，开关损耗小等优势。本文首先介绍单相多电平逆变器的各种拓扑结构，包括二极管箝位型、飞跨电容型和级联型逆变器等，并从直流电源、电平、功率半导体器件的数量，功率的双向流动性，输入和输出端的隔离，和效率等方面对它们进行了比较分析。提出一种新颖的三相单直流电源具有输入输出隔离特性的逆变器，并介绍了它的工作原理。在调制策略方面，主要研究各类低频阶梯调制策略，包括等面积法、等面积差法（最小失真法）、选择谐波消去法和最小总谐波失真法。针对最小总谐波失真法，利用KKT条件优化方法，推导在等电压级差和非等电压级差条件下的各电平导通角计算方法，提出提高直流电压利用率以及降低算法复杂度的方案，并进行了仿真研究。在逆变器闭环控制方面，通过建立三相单直流源逆变器的简化电路和数学模型，研究其双闭环比例积分控制策略。为了克服比例积分控制中的稳定性和控制滞后等问题，提出了一种基于李亚普诺夫稳定性的控制策略，并利用模型参考自适应控制来消除稳态误差。本文通过仿真平台对上述各闭环控制策略进行了比较分析。