数字孪生是物理实体的虚拟模型，通过虚实交互可以准确模拟实体在现实环境中的性能和行为，数学模型是数字孪生模型的重要基础。二极管箝位型（NPC）三电平逆变器由于优良的输出特性，在众多领域得到了广泛应用。本文以NPC三电平单相逆变器为研究对象，首先基于电路拓扑、载波层叠调制策略等建立了该逆变器的数字孪生数学模型。其次，通过龙格—库塔算法求解了所建模型的数值解，并在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型。最后，搭建了NPC单相三电平逆变器实验平台并对所建模型进行了实验验证，仿真与实验结果一致，表明了本文所建数学模型的精确性。