本发明公开了一种多电平功率放大系统及其PWM控制信号产生方法，属于电力电子、无线通讯技术领域，包括主控机箱、功率模块和级联变压器；主控机箱用于根据外部通讯设备传递的控制信号进行多电平调制，产生各功率单元对应的PWM控制信号；主控机箱还用于监控功率模块的Fault信号和电压电流信号是否正常，并向Fault信号和电压电流信号正常的功率单元发送对应的PWM控制信号；功率模块用于测量Fault信号和电压电流信号；接收到PWM控制信号的功率单元还用于产生对应的交流方波；级联变压器用于将交流电压方波串联后输出。本发明解决了传统迭代方法在求解电平数较多的消谐方程时，迭代速度慢或者不收敛的问题。