随着航空技术的发展,对航空电源的功率密度、效率、动静态电气性能要求不断提高。相比普通全桥逆变器,多电平技术在相同输出电压谐波含量下可以采用更小的输出滤波器,减小相应的体积和重量,提高逆变器的功率密度。本文针对高功率密度中频逆变器研制需求,对单相级联型逆变电路及控制技术进行了研究。论文首先介绍了多电平逆变的不同拓扑结构和不同的调制方法,比较了各自的优劣,选择级联型逆变器作为研究对象。第二章分析了单极性倍频相移载波SPWM全桥级联逆变器的工作原理、输出电压特性以及滤波器参数设计,进行了仿真与实验验证。第三章首先介绍混合级联逆变器的拓扑结构,分析单极性载波层叠调制方法的基本原理,为了与第二章的级联逆变器在相同功率密度和相同输出谐波含量下进行效率对比,通过相同的滤波器参数设计开关频率。针对单极性载波层叠调制存在的桥臂发热不均的缺点,提出了优化调制方法,该方法在相同的滤波器下不改变输出电压的谐波含量和效率,并进行了仿真和实验验证。为了减少直流源个数,第四章研究分析了采用电容代替低压单元直流源的混合级联逆变器,分析并获得了电容稳压的条件,提出电容电压稳定的控制策略,并通过损耗分析来确定最优参数,并进行了仿真和实验验证。最后介绍了基于DSP+FPGA的数字控制实验验证平台进行的设计,包括硬件电路设计和软件设计,为上面的分析提供实验验证平台。