在各类分布式与新能源发电的并网逆变器工业应用中,基于600 V的IGBT器件的三电平中点钳位（Neutral Point Clamped,NPC）变换器已成为大势所趋;在与1200 V IGBT的两电平变换器进行公平量化比较时,三电平NPC的各项优势明显,尤其是显著减小网侧无源滤波器件的方面。然而,三电平NPC变换器桥臂中开关器件间存在损耗、结温与寿命不平衡的问题,如果不能定制大小不同的器件来组成三电平NPC模块,就无法避免开关器件不平衡导致的寿命短板问题。另一方面,对于并网逆变器应用,在有功功率注入电网的同时加入容性无功功率补偿,能同时兼顾无功补偿器的功能,但对此业界通常有功率模块超载的担忧。本论文同时针对这两方面的问题,从新的角度展开分析,揭示了在给定并网功率下,各个开关器件的导通和开关损耗受无功注入量以及多个参变量影响的规律,从而提出了通过计算容性无功的优化注入量来平衡开关器件间损耗与结温的新方法;通过构建多参变量输入的计算模型,在线或离线获取给定有功功率输出下的容性无功注入量,从而在新能源分布式发电电源并网功率波动频繁的场景下,实现三电平NPC桥臂开关器件的结温始终动态平衡,同时为电网提供可观容量的容性无功功率补偿,而且还不会造成原本系统设计下的功率模块过载。首先,作为本论文提出的容性无功优化注入来平衡开关器件间损耗与结温的新方法的基础,论文通过对三电平NPC桥臂IGBT间损耗分配不平衡的物理实质分析,推导了不同调制策略下各半导体器件损耗的通项公式,从而以此系统化分析了开关频率,功率因数角等参变量对开关器件间损耗分配的影响规律。发现功率因数角和开关频率对损耗分配存在主要影响,而调制策略和调制比等因素的影响则可以忽略。其中,改变开关频率可以实现特定工况下的损耗均分,但无法实现全工况下损耗均分。然后,基于给定有功功率和最高结温的两种条件下构建了容性无功注入量的求解方法以实现器件损耗与结温平衡,并结合实例验证了通过输出容性无功实现损耗均分策略的有效性;进一步提出了器件损耗在有功功率变化幅度较大的并网应用场景下动态均衡跟踪控制的实现方案,验证了无功注入量可以动态跟随有功功率且始终保持器件间结温平衡。最后,制备了开盖去硅胶的三电平NPC半桥IGBT模块及其驱动控制的试验平台,采用静止坐标系下的比例谐振控制方法,开发了三电平NPC并网逆变器的并网电流控制的算法代码,反复调试实现了并网有功功率和无功功率的灵活控制,采用红外热成像的方法实时监测IGBT结温,通过实验获取了不同并网工况下IGBT的稳态结温,实验所得IGBT的结温与计算结果基本一致,验证了通过并网逆变器输出容性无功功率达到实现损耗均分的可行性。电网对于无功补偿的需求量大,通过本文新方法的应用,三电平NPC并网逆变器可以自主输出容性无功来实现内外管的结温完全平衡,同时减小电网同一网段中固定安装的SVC和SVG的负担;甚至还可以将这部分容性无功考虑到系统容量规划中;或者由场站能量管理系统下发给三电平NPC并网逆变器无功补偿调度指令时,可以在实现结温平衡的容性无功量的范围内,灵活调整容性无功输出以实现内外管损耗的相对均分。