开关功率放大器在民用和军事中，如电动振动试验台和电声发射系统等重要领域都有着广泛的应用。首先研究了一种模块化多电平结构的大功率开关功率放大器，介绍了其工作原理，并着重分析了模块化多电平开关功率放大器的热损耗，讨论了其损耗与负载功率大小以及功率因数的关系。然后根据理论分析结果，对模块化多电平开关功率放大器的散热系统进行了设计，并通过热仿真软件PLECS和有限元分析软件ANSYS对所设计的热系统进行了仿真验证。最后研制了30kW的模块化多电平功率放大器样机，对理论分析和仿真分析结果进行了实验验证。