随着当今社会科技的高速发展,网络系统、医疗系统等对电能质量的要求日益提高,UPS成为各个行业重要的电能保障设备。由于节能、减排和绿色等要求的引入,高频UPS因为其体积小、重量轻和功耗小等特点得到越来越广泛的研究和应用。而逆变器作为高频UPS的重要组成部分,将直接影响整个高频UPS的性能。高频UPS的负载种类繁多,工况复杂。三相不平衡负载和非线性负载都会带来谐波影响,致使逆变器输出发生畸变。因此研究适合高频UPS后级三电平逆变器的控制技术具有十分重要的意义。本文研究的高频UPS后级逆变器采用三相四线制二极管箝位型三电平逆变器拓扑。本文分析了三电平逆变器的工作原理,结合开关函数建立了数学模型。根据旋转坐标系下的模型,分析了能够对三相输出量进行无静差控制的原因。并且结合逆变器的简化等效电路,分析了四线制相比于三线制逆变器,带不平衡负载能力更强的原因。分别在不平衡负载和非线性负载两种负载状态时,分析了谐波含量在坐标变换前后的变化,为后文控制方式的设计提供理论依据。本文通过介绍传统的SVPWM应用在四线制三电平逆变器时,需要从αβ平面的二维调制转变成基于αβ0轴的三维矢量调制。在此基础上,引出本文采用的新型三维调制方式,减免传统方式需要的坐标变换、三角函数计算等,易于数字实现。三相输出的采样量直接基于abc轴进行扇区判断、矢量合成、作用时间计算和矢量分配。最后通过仿真模型搭建,结合s函数编程,验证了新型三维调制方式的有效性。本文在平衡性负载时,采用电压电流双环的PI控制,能够实现对三相输出量的无静差控制。在不平衡性负载和非线性负载时,改进了控制方式,电压外环采用重复控制。采用低通滤波器抑制逆变器被控对象空载时的谐振峰,采用超前环节弥补低通滤波器带来的低频段相位滞后。由于超前环节依赖于被控对象模型的准确性,在数字控制的前提下,提出准冒泡法选取超前环节的最优阶数。最后通过仿真验证了上述控制方式的有效性。最后基于数字控制芯片TMS320F2812和IGBT功率模块搭建了6kVA样机,通过实验验证了新型三维矢量调制方式,数字实现便利,功率管开通逻辑与设计相符。同时采用改进的重复控制方式,在不平衡负载和非线性负载条件下,验证了所设计的逆变器具有较强的带载能力。