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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。