面向中髙压大容量的多电平变流器,是电力电子学科中极其重要、富有活力的研究方向。级联型多电平变流器因其具有结构模块化、冗余程度高、易于扩展、输出谐波含量低等优点,且通过子模块级联克服了单个电力电子器件耐压不足的缺点,可直接接入中高压电网,具有极高的研究和应用价值。本文针对基于H桥拓扑的级联多电平变流器的若干关键技术进行了深入研究。首先,介绍了 H桥单模块及H桥级联多电平变流器的调制策略,在分析H桥级联STATCOM及隔离型背靠背级联风电并网变流器的电路拓扑、工作原理的基础上,将H桥级联STATCOM以及隔离型背靠背级联风电变流器风机侧/并网侧的H桥级联变流器统一化地等效为可控电压源,建立了 H桥级联变流器在三相ABC静止坐标系和DQ同步坐标系下的输入-输出特性模型;为提高H桥级联STATCOM的补偿灵活性,在补偿对称负荷和不对称负荷两种典型工况下,分别给出采用不同补偿模式时的电流指令检测方法,提出了基于多dq变换的低频段特征次谐波选择性提取方法。然后,为提高装置谐波补偿和抑制能力,基于对称系统在DQ坐标系下采用状态解耦策略并设计了 PI+快速重复控制的复合电流控制策略,针对不对称系统在ABC坐标系下设计了基于比例谐振控制的分相电流控制策略;针对隔离型背靠背H桥级联风电变流器,提出基于电流分侧控制、电压分层控制的系统控制策略,给出控制器参数设计原则,风机侧、电网侧电流控制独立进行,直流侧电压控制则分解为总体电压稳压控制、相间电压平衡控制以及相内电压均衡控制三层,其中电压分层控制方法同样适用于H桥级联STATCOM。通过仿真或实验结果证明了选择性电流指令提取、电流跟踪、电压均衡控制策略的正确性、有效性。其次,针对可减少开关器件的T型H桥,分析其开关模式和导通路径,提出以单极倍频CPS-SPWM调制所得的五电平波形作为输出目标,结合T型H桥输出不同电平时的开关模式,逆向推导PWM控制信号的T型H桥调制策略,为减小器件的开关损耗,所提调制策略遵循"改变最少个数开关管状态来实现输出电平改变"的原则,之后进一步给出T型H桥级联多电平变流器的调制策略。为抑制T型H桥级联STATCOM直流侧电压二倍工频波动的影响,设计了具有频率自适应性的滑动平均滤波器(MAF)对直流侧电压滤波,同时分析MAF滤波环节对直流侧稳压控制的影响,推导总体电压稳压控制闭环稳定时其PI控制积分时间常数与MAF等效惯性环节时间常数的关系。通过仿真和实验证明了所提调制策略、电压控制策略及数字滤波稳定性分析的正确性和可行性。最后,研制了适于级联多电平变流器装置,基于双DSP+FPGA+CPLD的电力电子通用数字控制平台,针对该通用数字控制平台进行了可靠的硬件设计,开发了一系列可移植性好,通用性强的软件模块,设计了基于工控机的人机交互系统实现实验数据和运行状态的实时显示,并可通过上位机进行运行模式切换、控制参数修改。针对级联多电平变流器低开关频率的特点,分析了采用FPGA实现CPS-SPWM调制时PWM逻辑竞争的产生机理,并提出在三角载波上升、下降阶段限制PWM电平翻转次数的方法消除该逻辑竞争。通过三相10kV/±10MVar H桥级联STATCOM工业样机以及单相T型H桥级联STATCOM实验装置在不同工况下的实验验证了 PWM逻辑竞争消除方法的正确性以及通用数字控制平台的可靠性、通用性。