该文在综合分析了实现逆变器高电压、大容量化的各种途径的优缺点基础上，确定了电平数容易扩展的悬浮电容逆变器作为研究对象，并以变频调速为应用背景，对悬浮电容逆变器的PWM算法、悬浮电容电压的平衡控制、悬浮电容参数的优化选择等几个关键问题进行了较为系统深入的研究，并研制了五电平悬浮电容变频器样机系统。 该文重点研究了悬浮电容电压的平衡控制问题。针对载波移相PWM控制方法抗干扰能力差的缺点，提出以占空比为调节量的PWM控制方法，即在保证总占空比不变的前提下，通过调节各功率开关的占空比来调节悬浮电容的充、放电时间，进而控制悬浮电容电压的平衡。该方法实现简单，同时还能控制功率器件的开关频率均衡，适用于一般性能要求场合。针对一些高性能应用场合，提出计及波形优化和极值单元电压波动抑制的高性能PWM控制方法。即以优化输出线电压为目标，根据“伏秒等效”原理，在ABC三相坐标系下由参考波直接确定所需输出的二个最近的电平电压和相应的作用时间及输出顺序；在此基础上，根据所导出的开关状态选择法则，从悬浮电容逆变器冗余相电压开关组中选择能够抑制最高或最低单元电压波动的那组开关。该方法不但能够有效控制各种干扰对悬浮电容电压平衡的影响，而且电压合成精度高，便于数字化实现，同时又能保证功率器件的开关频率均衡，具有巨大的实用价值和良好的应用前景。 该文还深入研究了层叠式悬浮电容逆变器的电容电压平衡问题，并将高性能PWM控制方法推广应用于该类逆变器的控制，有效地解决了层叠式悬浮电容逆变器的电容电压平衡问题。 该文以控制各功率开关承受均衡的阻断电压为目标，提出了基于单元电压波动幅值相等的悬浮电容参数选择原则。并根据单元电压的波动特性，给出了悬浮电容容量的具体选择方法，为保证功率开关承受均衡的阻断电压和有效限制单元电压的波动范围提供了理论依据。 研制了五电平悬浮电容变频器样机，并对5.5kW异步电动机进行了变频调速试验。试验结果与仿真结果相吻合，验证了所提出控制方法的有效性和可实现性，为悬浮电容多电平逆变器的工程应用奠定了实践基础。