三相三电平逆变器与三相两电平逆变器相比,具有输出电压谐波含量少、开关器件电压应力低、开关损耗小以及电磁兼容性好的优点,更加适合应用于高压电机变频调速、电力无功补偿与柔性交流输电等高压中高功率场合。随着光伏发电技术的不断发展,具有中高功率处理能力的三相三电平逆变器作为发电装置与电力网络的接口得到日益广泛的应用,然而光伏电池输出电压受光照强度、温度等因素变化存在较大范围波动,要求逆变器在输入电压变化范围较大时仍能保证稳定输出。为满足这一要求,本文提出了一种具备升降压逆变能力的单级三相Cuk三电平逆变器,并加以研究。首先,本文通过查阅大量国内外相关文献,总结了三相三电平逆变器的构造原理与发展现状,并对现有三相三电平逆变器的结构形式与工作特性做出了对比研究。通过将Cuk飞跨电容型三电平直流变换器进行三相交流拓展,提出一种新型单级三相Cuk三电平逆变器。该三电平逆变器具有单级功率传输、无源元件数量少、拓扑结构简洁与控制简单的特点,更加符合中高功率光伏发电技术的需要。然后,本文详细分析了该三电平逆变器的工作原理,并根据逆变器的结构特点提出一种改进型载波相移调制方式,使逆变器中的飞跨电容具备自均压特性。同时,对该逆变器的稳态数学关系与电路参数的选取进行了理论分析和数学推导。此外,针对该逆变器启动过程中飞跨电容的预充电问题,利用逆变器内部蕴含的Cuk回路设计了飞跨电容预充电回路,而无须增设其他元件。最后,本文对所提逆变器的控制策略做出研究,并进行仿真分析。仿真结果表明该三电平逆变器可实现单级升降压,且输出电压增益范围宽,适合应用于可再生能源发电领域。在理论分析和仿真验证的基础上,本文对所提逆变器搭建了实验样机并完成实验研究,实验结果证明了理论分析与仿真结果的正确性。