随着电力电子技术的快速发展,各种中高压、大功率的变频调速装置在工业领域得到了广泛应用。层叠式多单元变换器（Stacked Multicell Converter,SMC）凭借着输出电平扩展简单、功率密度高和易于模块化等优点受到了广泛关注。但由于直流侧支撑电容以及悬浮电容的存在,其固有的直流侧中点电位偏移和悬浮电容电压不平衡的问题限制了其应用,本文针对上述问题进行了详细的分析和研究。详尽分析了SMC的基本组成和工作原理,包括拓扑基本组成单元与拓扑整体结构的关系、开关状态、换流回路、传统调制策略、预充电策略等,在此基础上深入分析了该拓扑电容电压波动机理并给出器件选型指导。载波层叠调制（Phase Disposition PWM,PDPWM）相较载波移相调制（PhaseShifted PWM,PSPWM）具有更好的线电压谐波性能,但应用于SMC时却存在不能实现悬浮电容电压自平衡的问题。在详尽分析构造载波调制策略（CarrierRedistribution PWM,CRPWM）特点与不足的基础上,提出了一种更具普遍意义的改进CRPWM调制策略;进一步分析了平衡加速器（Balance Booster,BB）对悬浮电容自平衡的促进作用。在实际应用当中由于五电平SMC控制目标众多,非常适合使用有限集模型预测控制（FCS-MPC）。但五电平SMC开关状态极多、现有控制器性能有限,使得基于五电平SMC的FCS-MPC算法难以实际应用,因此提出了一种基于单一矢量的电容电压主动平衡策略。该方法通过矢量定位、矢量筛选机制避免了繁杂的遍历寻优过程,大幅降低算法复杂程度,最终在保证直流侧支撑电容和悬浮电容电压平衡的同时保证了较优的输出电流谐波性能和最小的共模电压。利用Matlab/Simulink软件对本文所提调制策略以及主动平衡方案进行仿真验证;设计并搭建了五电平SMC实验平台,并对本文提出的调制策略、主动平衡策略以及平衡加速器的辅助作用进行验证与分析。仿真与实验结果证明本文所提方法的正确性以及辅助装置器件选型的合理性。