本文针对大功率IGCT多电平变流器,通过理论分析、软件仿真、工程实验等研究方法,完整地研究分析三电平IGCT变流器换流过程,给出理论解析公式,设计研究了大功率NPC/H桥五电平变流器,对器件换流过程中缓冲吸收电路、杂散电感、箝位二极管与箝位电阻、换流过程中的过电压与过电流、死区问题等进行了深入的研究。本文以功率二极管的外特性曲线为依据,提出一种具有稳态特性、正向恢复特性和反向恢复特性的功能模型,运用该模型研究缓冲吸收电路元件参数及各支路杂散参数对IGCT开通、关断特性的影响,仿真验证了模型的正确性。本文研究分析三电平IGCT变流器换流过程,对器件换流过程中缓冲吸收电路、杂散电感、箝位二极管与箝位电阻、换流过程中的过电压与过电流、死区问题等进行了深入的研究,仿真与实验验证了理论分析的正确性。本文对大功率变流器进行设计研究,提出了 IGCT五电平超大容量变流器的拓扑结构和工作原理,设计了缓冲吸收电路、预充电电路、放电保护电路、励磁电路、整流变压器与脉冲变压器,为变流器研制提供了理论依据。本文提出的研究与分析方法应用于课题“超大容量变频装备关键技术研究与工程示范应用”,研制了一台基于IGCT的20MVANPC/H桥五电平变流器,通过模块开关实验、大电流实验和拖车实验,取得了良好的效果。