日益增长的全球能源需求,给能源的供应和环境保护带来了压力,各国陆续制定了相应的后化石能源时代的能源结构转型战略。环境治理和节能减排是确保我国经济和社会可持续发展、建设节约型社会的重要内容。太阳能、风能等清洁能源的使用及大功率传动领域节能是我国环境治理和节能减排的重要组成部分。级联型拓扑结构具有模块化结构,易于向高压、大功率场合扩展,控制相对简单,输出特性好等特点,是解决高压大功率传动领域问题的有效拓扑,也是最适合大规模光伏发电和储能电站的拓扑结构。本文主要对级联H桥拓扑在应用中存在的模块单元间直流电源电压不平衡以及功率不均衡问题进行研究。本文以级联H桥变换器为研究对象,首先介绍了应用于级联H桥变换器的简化调制策略。在此基础上,在级联H桥变换器直流侧电源电压不平衡时,通过理论推导对其调制度范围以及调制度受限原因进行了详细分析,并提出了一种基于开关状态翻转的实现调制度扩展的调制算法,提高了直流侧电源电压的利用率。其次,在级联H桥变换器电源电压平衡与不平衡时,详细分析了其直流侧电源输出功率的计算原理和影响因素,并提出了一种基于FIFO的级联H桥变换器直流侧电源输出功率的计算方法。在此基础上阐述了级联H桥变换器在其调制波频率固定以及变化时,其直流侧电源输出功率的控制策略。在级联H桥变换器直流侧电源电压不平衡且其调制波频率变化时,在保证其三相电流均衡输出的基础上,通过实验验证了其直流侧电源输出功率控制的精确性。除此之外,本文介绍了在ABC坐标系和dq坐标系下永磁同步电机的数学模型,阐述了永磁同步电机i_d=0的矢量控制方案。在级联H桥变换器直流侧电源电压不平衡条件下,实现了永磁同步电机的高性能控制,并在此基础上实现了级联H桥变换器直流侧电源输出功率的有效控制。最后,搭建了以DSP+FPGA为核心的基于级联H桥逆变器的永磁同步电机矢量控制系统。在该系统平台上,对本文所研究的级联H桥变换器多目标调制策略进行了实验验证。