由于多电平逆变器可以使成本和耐压较低的功率开关器件应用于中高压大功率场合,并有效地减少了输出电压的谐波含量,已经在柔性输变电、风力发电的功率变换和高速列车牵引等领域广泛应用。当二极管钳位型多电平逆变器和飞跨电容型多电平逆变器应用于七电平以上的多电平场合时,系统控制会变得更加复杂,因此级联型多电平逆变器由于其模块化的特点成为大功率逆变器的首选拓扑结构。由于传统的H桥级联三相逆变器星形连接时,负载稍不平衡会引起中性点的位移,严重影响系统的正常运行;而三角形连接时,调制波与逆变器输出电压存在相位差,使其传输特性变为非线性,必须进行预解耦控制,使其的控制变得比较复杂。为此,本文研究了一种三相混合级联型多电平逆变器拓扑结构。该三相逆变器拓扑由三相NPC多电平逆变器和单相NPC多电平逆变器级联而成,因此该逆变器具有器件所受电压应力小、易于模块化等优点。本文首先分析了该逆变器的拓扑结构和工作原理,然后建立了该拓扑结构的开关数学模型;其次本文介绍了三相混合级联型多电平逆变器所采用的调制策略,并对该三相逆变器的输出相电压进行了傅里叶分析。针对多电平逆变器的中点电位不平衡的问题,本文通过对该逆变器的工作模态进行分析,总结了导致中点电位不平衡的主要原因,并通过选择逆变器的冗余开关状态,使电容在一个调制波周期内充放电均衡,实现了各个模块单元的电容电压均衡,并通过仿真和试验得到了验证。最后本文搭建了一台三相混合级联型多电平逆变器实验样机,并对该实验样机的软件和硬件设计分别进行了介绍。通过对实验结果进行分析,验证了理论分析的正确性和可行性。