多电平高压变频器由于其高可靠性和完美的输出波形,及其在输入与输出谐波抑制、效率和输入功率因数等方面的独特优势而广泛应用于风机、泵类行业。在分析比较了高压变频器的几种主电路拓扑结构及控制方式的优缺点之后,结合实际情况确定了本文设计方案——H桥级联型多电平高压变频器,并对其进行了全面系统的分析研究,具体工作包括以下几方面:首先详细研究了级联型高压变频器的基本原理、结构和硬件设计。分析了移相变压器副边绕组的移相方法,并根据主回路及H桥逆变单元功率器件的选型方案设计了一台满足6kV/2600kW或10kV/4300kW高压变频器运行的311A通用功率单元实物,而且还计算出了功率器件的发热数据及散热器热阻,为正确确定散热器形式、尺寸提供重要参考数据。为提高其运行可靠性提出了一种利用轴编码器结合PLC实时跟踪电机转速以实现瞬时失电再启动的方法。接着文章对载波移相脉冲宽度调制(CPS-SPWM)技术进行了数学推导,同时重点研究了载波移相量的选择对变频器输出性能的影响,并辅以大量仿真波形加以说明且通过实验得到了验证。此外,还针对滤波电容传统选型方案存在的不足,分析了滤波电容的作用及失效模式和原因,并据此提出了新型选型方案。文章最后基于Matlab/Simulink对研究对象进行了建模与仿真研究,并较为详细地介绍实现建模的各个步骤及相关技巧,通过仿真对其运行的各项性能进行分析和研究;给出了所设计6kV/500kW高压变频器的试验波形,结果表明各项指标均达到了预期设计目标。