传统两电平半桥逆变器已经广泛应用,但存在开关损耗、滤波电感、输出谐波较大等内在缺点。同时三电平拓扑也逐渐进入工业应用,如I型三电平、T型三电平等,这类拓扑可改进传统两电平半桥逆变器的部分缺点,提高了效率、减小了滤波电感。多电平拓扑输出谐波更低、滤波电感更小,但是存在明显的缺点,如器件过多、控制复杂等,当前主要研究方向是通过增加功率器件数量而向更高的电平数发展,因此很难大规模推广使用。低压逆变器应用广泛,如光伏逆变器、不间断电源(UPS)、变频电源等。为了适应较低直流输入电压,并提高逆变器效率、减小滤波电感、降低输出谐波,研究适宜的多电平拓扑成为当务之急。本文主要研究三端开关网络多电平逆变拓扑,首次把开关电源中的交错并联技术与耦合电感引入到低电压逆变拓扑中,创造性地提出三端开关网络的概念。通过深入分析双降压式逆变器的工作原理,及三端开关网络的换流过程,进一步提出新型三端开关网络的扩展概念。把这两种开关网络应用于两电平半桥、及基本三电平中,提出了新型多电平拓扑族,如三电平、四电平半桥与全桥,及∏型、II型、电容箝位型、级联型五电平逆变拓扑等。采用成熟的SPWM调制策略,使用常规滤波方式可得到正弦波输出电压,并提高滤波电感有效纹波频率、增加传统拓扑输出电压的电平数,同时提出几种磁性结构形式与主要设计方法,及分析了基本电气特性。最后搭建仿真和实验平台,验证所提出新型多电平拓扑工作的有效性与先进性,证明可减少功率开关管数量、降低滤波电感体积与功耗,并且三端开关网络实现功耗与热分布平衡,因此能够降低输出谐波、提高逆变器效率。本文提出的三端开关网络概念,本质上改变了增加功率器件实现多电平的传统思路,而是结合功率管与磁耦合的综合构建方式,指出三端开关网络对构建多电平的本质影响,及形成统一的普适性低压多电平拓扑理论基础,具有极高的工程应用价值与广泛的应用前景,为多电平逆变拓扑的学术研究开创了全新的方向。