多电平（Multilevel）逆变器广泛应用于大功率交流调速、有源滤波器、船舶推进等中高压、大功率工业场合。与传统变换器相比，多电平变换器具有输出性能好，谐波含量低，开关损耗低，电磁干扰小等优点。本文以二极管箝位型五电平逆变器为研究对象，对多电平中的关键技术进行研究。首先，介绍了NPC/H等多电平逆变器的拓扑结构，重点分析了二极管箝位型五电平逆变器的工作原理。介绍了SVPWM空间矢量调制算法及七段式开关序列的设计，研究了四种简化空间矢量脉宽调制策略：基于m-n坐标系算法、无坐标系算法、基于两电平分解算法以及分类算法，并应用于五电平矢量调制中，调制策略相对传统SVPWM调制方法简化了基本矢量的选取和作用时间的计算，省去了大量三角函数运算，节省了处理器的资源，通过仿真及实验证明了调制策略的正确性和有效性。其次，为了改善逆变器的输出性能、充分利用直流侧电压，获得最大电磁转矩，本文针对五电平逆变器过调制控制策略进行深入研究。分别探讨了基于两电平分解、分类算法及叠加原理的过调制处理方案，给出了输出基波电压和谐波频谱，说明参考电压矢量能够从线性调制区域向过调制区域平滑过渡，扩大逆变器的运行范围。仿真和实验验证了过调制策略的有效性和准确性。再次，分析研究了五电平矢量控制系统，以永磁同步电机作为五电平逆变器负载。分析了永磁同步电机的数学模型，讨论了转子磁链定向的id=0控制。仿真及实验表明id=0控制方式下的五电平矢量控制系统具有良好的动、静态性能，电机的转速和位置可以实现快速跟踪，而且误差很小，实现了电机的最大转矩控制。最后，本文完成了NPC五电平逆变器主电路及控制系统的软、硬件设计，以TMS320F28335DSP和XC3S400FPGA为核心的控制系统搭建了NPC五电平逆变器实验平台，并基于该实验平台完成了本文所采用控制策略的相关实验的研究。