多电平变换器经过三十多年的发展,已经成熟应用于各种工业领域,并仍处于不断地发展过程中。其中,以模块化组合多电平变换器为主,作为使用率最高的多电平拓扑结构,在过去几年中,仍有新的拓扑及控制算法被提出用于提高其性能及效率。本文首先针对目前多电平变换器常用的电路拓扑结构、脉冲调制算法以及直流电压平衡控制算法进行了介绍,给出了多电平变换器在不同拓扑结构下,对应的脉冲调制算法及直流电压平衡控制算法的组合策略。并建立了各种组合策略下等效数学模型,从理论角度上分析了各种组合策略下多电平变换器直流侧的电压波动特性及输出电压谐波特性,给出了多电平变换器直流侧电压产生波动的原因,以及直流侧电压波动与其输出电压谐波特性的关系。其次,引入了PWM调制技术中基础核心理论—伏秒等效,并建立了伏秒等效的数学模型说明其具体工作原理,在触发脉冲面积相等的前提下,两个占空比不同触发脉冲加载到两个不等值的电压上,其在一个开关周期内的平均输出电压相等。其中,在触发脉冲占空比的调整方式上,提出了调制波调制及载波调制两种调制方法,并给出了调制波、载波幅值及触发脉冲占空比之间的具体关系。针对多电平变换器的直流侧电压波动问题,基于伏秒等效原理,提出了一种基于载波幅值调制的新型控制算法,该控制算法根据多电平变换器直流侧电压的具体脉动情况调整对应载波的幅值,进而调整触发脉冲占空比,最终实现对多电平变换器输出电压的控制,多电平变换器输出电压的谐波特性也获得了显著改善。最后,以单相H桥级联型变换器和模块化多电平变换器为例,基于MATLAB及相关仿真软件,分别建立了两种多电平变换器在常规算法及新型算法下的仿真实验模型,并对比分析了新旧调制算法下多电平变换器的仿真实验结果,其结果进一步验证了载波幅值调制算法在不同类型多电平变换器中应用的可行性。