随着电力电子技术的发展,在中压(1KV-10KV)、大功率(200KW-20MW)应用场合,多电平功率变换电路因其良好的性能受到广泛的关注。多电平变换器相对传统的两电平变换器的主要优点在于:单个器件承受电压应力小,更容易实现高压大容量;相同开关频率下输出电压电流波形更接近正弦波,谐波含量低;电磁干扰EMI问题大大减轻,采用合适的算法能保证系统更加安全的运行。本文介绍了集中介绍了几种多电平逆变器典型拓扑结构的原理,并且分析了其优缺点,着重分析了级联多电平逆变器的的结构原理,因为其具有电网谐波污染小、输入功率因数高、输出波形好等优点,所以被本文采用作为研究对象和并且搭构了以三单元串联的级联多电平为拓扑结构的实验平台。在控制策略方面,分别介绍了载波PWM技术和空间矢量PWM技术,详细的介绍了它们的分类、控制原理。在对两种控制方法的研究中,发现两种控制方法的内在联系,于是在载波PWM技术的基础上采用了优化PWM方法——三次谐波注入法。本文详细分析了调制波变换技术和三次谐波注入多电平逆变器的原理,以及三次谐波注入后逆变器的调制信号与输入直流电压的关系。并且,分析了在级联多电平逆变器开环PWM控制下,一般SPWM与三次谐波注入的不同。提出三次谐波注入法能够在不影响负载电流电压的情况下实现载波调制的优化控制,提高电压利用率。在Matlab/Simulink环境下通过仿真,给出了在三单元串联的级联多电平逆变器的结构上,以载波移相技术为基础注入三次谐波的控制策略的仿真波形,证实了理论的正确性。通过理论分析,确定了采用三单元串联的级联多电平逆变器的为主电路,以三次谐波注入法为控制策略,搭建了实验平台。并且以数字信号处理器DSP和CPLD相互配合的控制电路。在前面理论分析与仿真验证的基础上,以这个实验平台介绍了系统相关的硬件和软件方面的相关功能和设计原理,并且进行了载波移相和三次谐波注入法两种调制方法的实验。