多电平高压大容量高性能的变频器的研发,有助于提高我国的能源利用率和工业自动化水平。本文从多电平变频器角度出发,以单元级联型拓扑结构为主,对输出谐波分布、制动能量处理以及单元的故障保护等多方面进行了研究分析。　　 首先根据SPWM基本原理与傅氏级数理论,建立了计算单元级联型变频器的等效开关频率与输出电压谐波关系的数学模型。对单元级联型变频器的输出谐波分布规律进行了研究,并进一步分析了其输出谐波与各影响因素之间的关系,最终论证单元级联型变频器在低频段并不是‘完美无谐波’的；其次结合功率单元的拓扑结构,研究了变频器在制动和减速过程中能量的流动,并通过仿真深入分析了各因素对制动过程中的泵升电压的影响,进而得出封锁系统脉冲可以有效的抑止制动能量的回馈；最后针对单元级联型变频器的模块化结构,结合工程应用中的问题,进一步分析了功率单元中IGBT的失效机理以及相关旁路保护措施,指出故障单元的保护动作需要在10～20ms以内完成。　　 多电平高压大容量变频器在有效地解决其低频输出特性、制动能量回馈以及单元监控保护等问题后,必定能更全面的体现其高效、环保、节能的特色。