随着新能源、新基建的发展,中高压、大容量的逆变器运用越来越广泛,由于传统两电平逆变器在中高压输入工况下器件耐压大、输出电压谐波高,而多电平逆变器在电平数大于3时调制算法非常复杂。因此,在中高压运用场景下开发三电平逆变器具有重要工程价值。为了使逆变器输出电压谐波含量少,能够适应不同工况,本文选用二极管箝位型三电平逆变器为研究对象,采用PI与重复控制并联的控制策略,设计了一台功率30k VA动静态性能良好的二极管箝位型逆变器（Neutral Point Clamped Inverter,NPC）,论文主要工作如下:首先,详细分析了二极管箝位型逆变器的工作过程,桥臂上开关管工作时的三种模态及其换流过程,同时分析了加入死区的原因。推导了二极管箝位型逆变器在不同坐标系下的数学模型,指出在dq坐标系下的数学模型存在耦合。并分析了三电平SVPWM空间矢量分布及工作原理,不同矢量分布对中点电位的影响,引出了相对合理的发波时序,之后阐述了目标矢量合成过程中扇区判断与矢量作用时间计算。其次,根据逆变器数学模型推导了前馈解耦控制结构,并分析了内环反馈变量对系统性能的影响。由于传统PI控制的局限性,本文采用PI与重复控制并联的控制结构,并将电感电流作为内环反馈变量,基于零极点匹配法设计了电压外环与电流内环的PI控制器参数,并设计了重复控制器。最后在MATLAB/SIMULINK的仿真环境搭建了双环PI与重复控制并联的控制策略,仿真结果表明系统动态性能良好,输出电压谐波含量小。然后,依据实验指标对二极管箝位型逆变器软硬件系统进行设计,硬件系统主要包括主功率电路输出滤波参数设计,主功率器件选型,控制芯片选型及外围最小系统设计、驱动电路与电压电流采样电路的设计;软件系统主要包括外设初始化与配置、三电平SVPWM调制算法实现、PI与重复控制算法的实现。最后,搭建了额定功率为30k VA的实验平台,在不同功率等级下对输出波形质量进行测试,并进行动态负载实验,实验结果验证了所设计的三电平NPC逆变器与理论分析的一致性。