多电平变流器以其独特的优点在高压大功率的变流器中得到了越来越广泛的应用。它不但可以减少波形的谐波含量，减少器件的电压电流应力，具有很高的功率因数，而且还可以进行模块化设计，降低了生产的成本。本文以级联多电平逆变器为研究对象，主要研究内容及创新点如下：　　 1.推导了级联多电平逆变器的数学模型。数学模型是对多电平变流器进行研究的理论基础，本文从构成级联型多电平变流器的基本逆变功率单元入手，详细分析了级联型多电平逆变器的工作原理，并以此为基础建立其数学模型。　　 2.最优化阶梯波技术的研究。最优化阶梯波技术的核心难题就是求解一非线性超越方程组，此外就是如何拓宽调制比的问题。本文提出了两种求解非线性方程组的方法：i)改进的同伦算法。该算法同时具体收敛速度快，结果精确的特点；ii)遗传算法。本文将遗传算法应用到求解方程组。结果证明该方法不但具有收敛域广，收敛精度高，而且还可以求出方程组的所有满足条件的解。在拓宽调制比方面，本文在吸收前人成果的基础上，从理论上解决了如何获得在低调制比条件下选择开关模式问题。　　 3.首创的提出了多电平电压空间矢量的简化实现算法。该算法采用将电压矢量分解到复平面上，然后对其进行标么化的方法。通过对参考矢量的分解来决定电压矢量的选择，以及对其作用时间进行计算。该方法同时具有算法简单易于实现，占用内存少和具有通用性的特点，省去以往算法中烦琐的区间划分以及冗余状态的选择。　　 4.提出了采用前馈式人工神经元网络的方法来实现多电平电压空间矢量算法。　　 5.共模电压的消除和抑制的研究。本文在对多电平逆变器电压空间矢量的特点和规律深入分析的基础上，对各个电压空间矢量以及各种冗余开关状态进行详细的探讨，初步发现了冗余开关状态与共模电压的内在联系，从本质上找到减小和消除共模电压的方法；分别提出了基于空间矢量的有效的抑制和消除多电平逆变器共模电压的方法。提出了一种实现所提方法的实现方案；初步完成了应用电压空间矢量来消除共模电压的理论分析、数学建模、MATLAB仿真以及小功率样机实验等研究。