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本文对大功率IGCT五电平NPC/H桥变流器的IGCT功率器件开关特性、脉宽调制策略、主电路拓扑结构设计等问题进行了深入研究，并在研制的6kV、20MVA的大功率IGCT五电平NPC/H桥变流器上进行了相关实验。 论文分析了IGCT和快恢复二极管器件的工作特性，在PSIM软件中建立了考虑器件的通态压降和断态漏电流的功能模型，在此基础上研究了IGCT器件的开关过程，分析了缓冲吸收电路参数和杂散电感对IGCT器件开关特性的影响及IGCT器件的损耗。 研究了可应用于五电平NPC/H桥拓扑的载波同相层叠和改进型载波层叠SPWM调制策略，分析比较了两种调制策略下输出电压的谐波特性和每相电路中两个桥臂的器件开关频率和输出电压的均衡性。针对SPWM正常调制模式在低调制度下容易出现过窄脉冲的问题提出了一种优化调制模式。对直流母线电压中点平衡问题进行了分析，在直流电压偏差过大时引入了一种电压校正环节。 研究了大功率IGCT五电平NPC/H桥变流器在较高输出频率、较低开关频率下的SHEPWM调制策略，给出了满足最小脉宽要求的开关角度的求解方法。研究并采用了一种死区补偿方法消除死区效应的影响。分析了直流电压不平衡对SHEPWM调制输出电压的影响。 针对大功率IGCT五电平NPC/H桥变流器宽输出频率范围的要求，设计了一种在低输出频率采用异步的改进型载波层叠调制、高输出频率采用SHEPWM同步调制的混合调制策略。对低输出频率下改进型载波层叠调制在较低调制度下的优化调制模式和正常调制模式进行了比较分析，分析表明在调制度0.4以下采用优化调制模式谐波特性更好。在改进型载波层叠调制和SHEPWM调制进行切换时，采用加入切换补偿角度保证输出电压基波相位的连续来抑制切换时输出电流的冲击，实现了不同调制模式之间的平滑切换。 研究并给出了大功率IGCT五电平NPC/H桥变流器的主电路拓扑和缓冲吸收电路参数的设计方法，分析了NPC桥臂箝位失效的机理，提出了一种加入箝位电阻的解决方法。实验验证了变流器的性能。