高频逆变器具有功率密度高、可靠性好等优点在超声波技术、航空电源、新能源开发等领域有着越来越广泛的应用。在超声波领域中,高频逆变器是超声换能器驱动电源的核心装置。目前在技术上还存在很多不足,通常直接输出含有大量谐波的方波或者调制波形,其中幅值较高、危害较大的低次谐波会对超声换能器产生严重的电磁干扰,若不加以滤除而直接驱动换能器,还会引起较大的谐波损耗;而且通常采用的谐振式逆变器无法实现宽频输出,导致其适用性受到限制。本文针对高频逆变器的谐波问题和宽频输出要求,对高频逆变器的调制方法及拓扑结构进行了深入研究。特定谐波消除技术的本质是通过开关时刻的优化选择消除特定次的谐波,由于其不受基波频率的限制,为逆变器宽频输出提供了有利条件。多电平特定谐波消除技术理论上可在低开关频率下获得最高输出电能质量,由于多电平特定谐波消除技术建模困难,模型计算复杂,该技术在实际中应用较少。级联型逆变器开关应力小、输出波形质量好是多电平逆变器常用的拓扑结构。本文将特定谐波消除技术应用于级联型逆变器,提出了一种镜像剩余谐波消除模型,以第二路逆变器谐波作为第一路逆变器谐波的镜像谐波,简化了多电平特定谐波消除模型。特定谐波消除模型是一组非线性超越方程,由于其初值选取困难、求解过程复杂、收敛性差,成为特定谐波消除技术应用中的一个瓶颈问题。本文提出一种改进粒子群优化算法,将线性递减惯性权重因子与符号函数相结合构成新的权重因子,可以避免算法在迭代后期容易陷入局部最优的问题。为了克服智能算法中普遍存在的由搜索随机性导致精度不高的问题,将改进粒子群优化算法与牛顿迭代法结合使用,既避免了初值选取困难的问题,又提高了算法的精度。最后搭建了两路H桥级联高频逆变器实验平台,并通过仿真和实验对所提镜像剩余谐波模型的优越性和牛顿迭代-改进粒子群优化算法的精确性以及逆变器宽频输出性能进行了验证。结果表明,镜像剩余谐波消除模型不仅方法简单,计算方便,而且谐波消除效果非常好;牛顿迭代-改进粒子群优化算法既避免了初值对算法收敛性的影响,又提高了算法的精度。特定谐波消除技术应用到级联型多电平逆变器中不仅消除了低次谐波,还实现了宽频输出,为高频逆变器的优化设计提供一种新的实现方法。