本文针对高压大功率级联H桥多电平变频器的关键技术,重点研究载波移相脉宽调制优化策略、载波相位计算方法、变频器失电跨越策略以及针对过调制问题的失电跨越优化策略。级联H桥单元的直流电源参数差异等多种因素都会导致单元直流电压不相等。在H桥单元直流电压不相等工况下,传统载波移相脉宽调制策略无法消除变频器输出电压的低频边带谐波。另一方面,大功率变频器的开关频率通常比较低,开关频率与两倍开关频率附近边带谐波的频率也比较低。在实际应用中,谐波频率越低,对负载的影响越大。本文应用双重傅立叶法分析电压谐波。在此基础上,提出根据单元直流电压调整单元载波相位的载波移相脉宽调制优化策略。根据单元直流电压调整载波相位,必须求解相关的超越方程组。现有的数学工具难以直接求解本文的超越方程组。本文根据方程组的特点,优化粒子群算法与人工蜂群算法,搜索载波相位的精确解。粒子群或人工蜂群等智能搜索算法,需要较多的计算资源,现有的控制器难以承担。本文提出智能算法离线求解、在线查表与线性插值计算相结合的方法,快速计算载波相位。在工业生产领域,高压大功率变频器周边大功率设备的起动、故障与负载冲击等多种因素,都有可能导致电网电压大幅跌落甚至失电。电网电压大幅度跌落,极有可能导致变频器停机,破坏工业生产的连续性,造成经济损失,甚至引发生产事故。本文设计了高压大功率级联H桥多电平变频器的失电跨越策略。失电跨越必须首先稳定变频器总直流电压,即所有H桥单元直流电压总和。其次,必须调节反灌入A、B与C相电路的有功功率,实现A相N个级联H桥单元直流电压之和(UdcA)、B相电路N个级联H桥单元直流电压之和(Udc B)与C相电路N个级联H桥单元直流电压之和(UdcC)基本相等的目的。本文提出的均压控制策略,利用失电跨越工况变频器输出电流幅值相对稳定的特点,根据UdcA、UdcB、UdcC与电机三相电流相位,生成零序电压,调节反灌入A、B与C相电路的有功功率。与应用于STATCOM等其它类型变频器的均压控制策略相比,本文提出的策略受传感器检测误差的影响比较小。最后,必须控制反灌入单相电路内部N个级联H桥单元的有功功率,达到级联单元直流电压都基本相等的目的。单元直流电压均压控制策略,必须覆盖电机转速高于0.70倍额定值的失电跨越工况。考虑到该工况下的单元直流电压均压控制的线性可控区域比较小的问题,本文提出的均压控制策略能够合理分配各个级联单元的线性可控区域,获得良好的均压控制效果。受限于电网失电检测延时等多种因素,电机大负载、高转速运行工况下的变频器失电跨越的初始阶段,变频器直流电压比较低,又必须输出高幅值的交流电压,难免出现过调制现象。变频器过调制导致总直流电压控制性能下降,以及A、B与C相电路N个级联H桥单元直流电压之和(UdcA、UdcB与UdcC)的均压控制性能下降。在某些极端工况下,过调制极有可能导致变频器失电跨越失败。本文提出了变频器总直流电压控制的优化策略,改善总直流电压控制性能;提出了UdcA、UdcB与UdcC均压控制的优化策略,改善均压控制性能。以上两个优化策略,提高了变频器失电跨越性能,提高了变频器失电跨越的成功率。仿真与样机实验验证了本文提出的载波移相脉宽调制优化策略、单元载波相位计算方法、变频器失电跨越策略以及针对过调制问题的优化策略。