三电平逆变器适合应用于要求谐波少、高电压、大功率的领域。本文介绍了二极管钳位式三电平拓扑电路的工作原理、三电平并网逆变器的数学建模和控制器设计、几种常用的调制方法。文章详细分析了二极管钳位式三电平逆变器死区效应产生的机理和影响，并深入研究当了前三电平逆变器死区补偿算法和无死区调制算法并分析其缺陷，提出一种基于电流预测的无延时三电平死区补偿算法。针对电流在零点附近反复穿越过零点和离散采样导致电流方向误判断的问题，提出利用三相调制波和逆变器回路方程预测一个控制周期内的实时电流波形来判断电流方向。在电流方向不会发生改变的区间采用无死区控制策略，反之采用有死区加死区补偿的控制策略。针对传统死区补偿算法存在半个死区时间延时的缺点，在三角波上升沿和下降沿分别进行死区补偿。仿真结果证明采用的无死区和有死区相结合的补偿算法能够有效消除死区影响、改善电流波形。同时搭建了三电平并网逆变器的实验平台，实验结果验证了算法合理有效。变流器随着其功率的不断提升，功率器件的损耗也急剧增加，效率成为大功率三电平变流器研发过程中的关键问题之一。二极管钳位式三电平逆变器中功率损耗主要由IGBT和快恢复二极管要产生，包括通态功率损耗和开关功率损耗，功率损耗的精确计算对于变流器的设计和研发有至关重要的意义。本文研究了一种基于曲线拟合理论的三电平逆变器的功率损耗计算方法：首先，根据电流、电压关系确定器件导通规律；其次，计算出导通器件在不同开关状态时的占空比；再次，采用函数拟合得到特定温度下IGBT和二极管的通态压降和开关损耗与电流的线性方程；最后，采用MATLAB通过连续建模法和离散建模法两种不同建模方法建模计算功率损耗。连续建模法：首先，推导出通态损耗和开关损耗与各种参数有关的表达式；其次，用MATLAB建立了损耗计算模型，画出三电平功率损耗关于不同参数的曲线。这种建模方法有助于分析功率损耗与调制度m、载波频率fc、功率因数cosφ、器件参数等相关参数的关系，但是由于采用一次函数拟合器件特性曲线，误差相对较大，并且受调制策略的限制，必须知道调制波曲线方程。针对上述方法的缺陷，提出一种离散建模法：采用MATLAB进行二次函数拟合获得器件特性方程以提高准确性，将一个工频周期Tr以一定的时间Ts进行离散化，然后计算Ts时间内的功率损耗，积分得到一个工频周期内的能量损耗，除以工频周期得到平均功率。此建模法准确度较高，结合零序分量注入调制法，可分析不同调制策略的功率损耗情况。