最近几年里,高压调速系统在很多工业领域得到广泛的应用,如水处理、石油和天然气工业、造纸工业等。级联式高压变频器作为多电平变频器的一种特殊形式,由于其在谐波、功率因数、转矩脉动和共模电压等方面的优点,已经引起人们广泛的关注。因此加快对级联式多电平高压变频器的研究、开发并在国内加以推广应用,在提高生产效率、节约能源方面具有重要的意义。论文在阐述几种高压变频器拓扑结构的基础上,重点介绍了级联式多电平变频器的结构特征和工作原理。对基于该拓扑结构变频器的控制算法进行了详细的对比与分析,其中就包括阶梯波控制算法和多载波控制算法。使用MATLAB/Simulink软件包建立了级联式变频器系统的仿真模型,分析了不同控制算法下的直流电压的利用率、输出电压、电流波形、谐波含量、以及共模电压等技术参数,为级联式变频器系统的开发提供理论依据和技术支持。在此基础上,完成了级联型多电平高压变频器两种优化控制算法的设计。其中一种是基于负载电流极性控制的零死区优化控制算法,通过对负载电流极性的判断,封锁或开通同一功率桥臂的控制信号,进而消除SPWM控制信号中的死区时间,能够提高系统的性能,简化系统结构。另一种是混合式优化控制算法,该算法综合了阶梯波控制算法和多载波控制算法这两种算法的优点,对降低系统的开关损耗大有帮助。从仿真结果来看,该两种优化算法是可行的,且性能是优越的。最后,结合所参与的级联式变频器系统的设计,简单介绍了系统的硬件电路和控制软件,并给出了试验结果。