近年来,随着半导体行业的发展,以碳化硅为代表的宽禁带材料进入人们的眼球,碳化硅器件因其耐高压、耐高温、损耗低、开关速度快等优点深受广大学者喜爱。但是现阶段受到制造工艺与昂贵价格的限制,因此,探索异质开关器件混合应用的变换器具有重要意义。本文首先分析了异质开关器件混合应用的原理,从充分利用碳化硅器件开关速度快、开关损耗低以及硅器件成本低等特点的角度出发,将开关损耗集中到碳化硅器件上,硅器件只承担通态损耗,从而对多电平拓扑进行效率优化。接着研究了基于传统有源中点钳位三电平逆变器的两种异质开关器件混合应用方案的工作原理和调制策略,并从成本与损耗等不同角度对比了两种方案的优劣。为进一步提高变换器效率,提出了一种改善有源中点钳位电路通态损耗的调制策略,通过在部分模态下增加电流路径以减小每条通路上的电流大小,从而优化器件通态损耗。考虑到三电平有源中点钳位逆变器在应用改进调制后效率提升效果有限,将其拓展到五电平全桥型有源中点钳位电路,并根据拓扑结构特点对调制进行相应优化。通过理论计算与分析给出了五电平有源中点钳位电路的优化结果,并分析了优化效果与输入电压之间的关系。最后,根据功率电路硬件设计搭建了三电平半桥有源中点钳位电路样机与五电平全桥有源中点钳位电路样机,对几种方案的工作原理进行了实验验证。实验结果表明,异质开关器件组合可以使多电平拓扑效率显著提升,改进调制对五电平有源中点钳位电路的通态损耗也有明显改善效果。