多电平变换器由于其开关器件电压应力低、输出波形谐波含量低、系统EMI低等优点,在中高压大容量电能变换领域具有重要的研究价值及广阔的应用前景。其中共直流侧电容型多电平变换器由于其结构简单、直流侧电容集中便于工业控制等优点,在现代工业中应用广泛。本文针对共直流侧电容型多电平变换器,提出一种新型多电平变换器拓扑推导方法,在此基础上重点研究V形钳位多电平变换器（V-clamp Multilevel Converter,VMC）拓扑族,对工作原理、开关控制方法及吸收电路设计展开相关研究。本文首先针对共直流侧电容型多电平变换器,从功率器件最大承压统一性原则出发,提出一种基于拓扑网络图的多电平变换器拓扑推导方法,使共直流侧电容型多电平变换器拓扑推演和生成机理更加完备。该方法将共直流侧电容型多电平变换器抽象为一张拓扑网络图,构建多电平拓扑矩阵表达模型,根据多电平输出原理提出矩阵约束条件,阐述拓扑推导方法的主要步骤。依据所提拓扑推导方法,可以得到多种共直流侧电容型多电平变换器拓扑。在此基础上,本文重点研究适用于中压电能变换领域的VMC拓扑族。该拓扑族所用器件数量较少,同时每相无需飞跨电容,简化了系统结构并降低了控制复杂度。本文首先揭示VMC拓扑族的构成,包括一般形式、演化类型和拓展方式;在此基础上分析VMC工作原理及换流过程,研究VMC拓扑结构特性,分析功率器件的钳位机理和阻断电压分配问题,为VMC的应用提供了理论基础和技术指导。由于实际电路并非理想,线路杂散参数会导致开关管关断过电压,影响变换器安全运行。针对多电平变换器中开关管过压问题,分析开关管电压尖峰生成机理及电路寄生参数的影响。根据VMC电平切换特点,将VMC拓扑结构拆分成6个基本变换单元,根据拓扑结构特点提出一种简单有效的吸收电路方案,并研究揭示吸收电路作用机理。仿真结果表明,所提VMC吸收电路方案可有效抑制开关管关断过压尖峰,吸收效果显著。该吸收电路添加方式简单,实用性强。最后,本文介绍了七电平VMC实验平台设计,并在该平台上对本文研究内容进行实验验证。实验结果有效证明了VMC电路的可行性,以及VMC吸收电路方案的有效性。