本发明公开了一种基于级联型多电平变换器的高压阻抗测量装置及控制方法，该装置包括电压扰动注入单元、信号处理单元、宽频带阻抗计算与监控单元、控制单元，其中电压扰动注入单元由多个功率模块单元级联构成，三相每相级联n个子功率模块单元，各单元通过变比为k：1的变压器从电网取电，各相经LC滤波后串联接入待测系统，提供电压扰动源。每个子功率模块单元由前级单相全桥整流器、后级单相全桥逆变器构成。前级单相全桥整流器采用电压外环PI电流P双闭环控制，为后级单相全桥逆变器提供稳定的直流电压；级联型后级单相全桥逆变器采用开环控制，通过载波移相SPWM多电平调制控制每相后级单相全桥逆变器的功率器件导通与关断。所使用的控制方法使系统具有较高的可靠性和更快的动态响应，满足系统应用于高压大功率场合及宽频带扰动输出阻抗测量的要求。