本文针对高功率密度航空400Hz中频逆变器研制需求，对级联式相移载波SPWM逆变器进行了理论研究和样机研制，主要完成工作如下：　　(1)介绍了课题的研究背景，比较了航空静止变流器中传统拓扑与多电平逆变拓扑的优劣，对多电平SPWM逆变器进行了系统概述，对级联式逆变器的主要级联叠加形式和相应的控制方法进行了简要的介绍，最后根据适用对象选定了控制方法。　　(2)对单极性倍频SPWM调制的传统全桥逆变器以及级联式相移载波SPWM逆变器的工作原理进行了分析比较，理论分析了电感电流纹波与级联逆变器串联的H桥个数之间的关系，并进行了仿真验证，证明了串联叠加的H桥个数增加可以增加输出桥臂电压电平数，可以显著改善输出波形质量，减小滤波器体积重量。　　(3)对级联式相移载波SPWM逆变器进行了系统建模，采用状态空间平均法，建立了级联式相移载波SPWM逆变器电路的连续状态模型，设计了电流内环和电压外环控制器，并对双环补偿网络的参数进行了优化设计，从理论上分析论证了系统的稳定性。　　(4)对单极性倍频SPWM调制的传统全桥逆变器以及N个H桥串联叠加的级联式相移载波SPWM逆变器进行了数学分析，推导出了滤波前输出电压的数学表达式，并计算出各次谐波的含量，通过这些数据分析谐波分布的规律。进而进行了验证性仿真，从谐波分布的角度分析了级联式相移载波SPWM逆变器能够改善波形质量的原因，以及显著减小滤波器体积的原因。　　(5)对两个 H桥串联叠加的级联式相移载波SPWM逆变器的硬件实现做了详细的设计介绍。研制了一台1KVA单相级联式相移载波SPWM逆变器样机，给出了实验结果，证明了级联式相移载波SPWM逆变器能够达到减小滤波器体积，改善输出波形质量，提高效率、提高功率密度的要求。