多电平逆变器简介
多平电逆变器
多平电逆变器1. 什么是多平电逆变器？多平电逆变器是一种将直流电转换为交流电的设备。
它可以将来自多个不同电源的直流电输入，并将其转换为适用于各种家电或工业设备的交流电输出。
多平电逆变器通常带有多个输入端口，可连接到太阳能电池板、风力发电机或各种电池等不同类型的电源。
2. 多平电逆变器的工作原理多平电逆变器的工作原理可以分为三个主要步骤：2.1 直流电输入多平电逆变器可以接受来自多个不同电源的直流电输入，包括太阳能电池板、风力发电机和电池等。
这些不同的电源通常具有不同的电压和电流特性。
2.2 直流电转换在这一步骤中，多平电逆变器将接收到的直流电转换为一致的电压和频率。
这通常涉及到将不同电源的直流电输入进行电压升降、电流调整和频率转换等变换操作。
2.3 交流电输出在最后一步中，多平电逆变器将转换后的直流电转换为交流电输出。
这些交流电输出可以用于供应各种家庭电器或工业设备。
多平电逆变器通常会提供多个交流电输出端口，以便同时满足多个设备的供电需求。
3. 多平电逆变器的优势多平电逆变器相对于传统的单一电源逆变器具有多个优势：3.1 多电源适应能力多平电逆变器可以接受来自多个不同电源的直流电输入，这使得它更加适应不同场景下的能源供应。
例如，当太阳能电池板的输出不稳定时，多平电逆变器可以通过接入电池等其他电源来提供稳定的电能输出。
3.2 模块化设计多平电逆变器通常采用模块化设计，使得各个功能模块可以独立运作。
这种设计使得维修和升级变得更加容易。
如果其中一个模块出现故障，用户只需要更换故障模块而不需要更换整个逆变器。
3.3 能效优化多平电逆变器通常具有智能能效优化功能，可以根据输入电源的实际情况调整电流输出和频率调节等参数，以最大程度地提高整个系统的能效。
这使得多平电逆变器在能源利用方面更具优势。
3.4 系统监控与管理多平电逆变器通常具有系统监控与管理功能，可以实时监测电源输入和输出情况，并提供相应的报警和故障诊断。
多电平逆变器简介
多电平逆变器拓扑结构及其控制策略的比较多电平逆变器主要有三种拓扑结构：二极管箝位型、飞跨电容型和级联型。
二极管箝位型电路需要保证直流侧电容均压，控制困难，实际应用中还是三电平电路为主，一般不超过五电平。
飞跨电容型，亦称电容箝位型，同样存在电容电压平衡控制及冗余开关状态优化的问题，实际应用较少。
级联型多电平逆变器，又称链式逆变器，以普通的单相全桥（H桥）逆变器为基本单元，将若干个功率单元直接串联，串联数越多，输出电平数也越多。
它的优点是不存在电容平衡问题，电PWM控弦波，5电平以一、NPC型多电平逆变器优点：1）可根据不同的需要选择不同的功率器件，提高功率器件的利用率；2）电平数越大，输出电压的谐波含量就越少，输出电压波形与正弦波就越接近；3）可直接实现大功率和高电压，功率变换装置的成本降低。
缺点：1）每相桥臂开关器件的工作频率不同，造成了各开关器件的负荷不一致；2）对于m电平电路来说，每个桥臂需要（m-1）（m-2）个箝位二极管，即随着电平数的增加，所需箝位二极管数目将快速增加，成本增加；3）电平数越大，利用冗余开关状态来平衡分压电容的电压平衡的控制算法就越复杂。
二极管箝位型三电平逆变器1.拓扑结构三电平逆变器共有33=27的空间电压矢量，3个零矢量，独立的空间电压矢量有19（=1+1*6+2*6）个，60°区域小三角形个数为1+3=4。
2.控制策略1实际上，2运算34①坐标变换采用的60°坐标系为g-h坐标系，取g轴与α轴重合，逆时针旋转60°为h轴，设参考矢量，坐标系α-β到g-h坐标系的坐标变换公式为：则坐标系a-b-c到g-h坐标系的坐标变换公式为：归一化处理后（矢量坐标整数化），将三电平逆变器的基本矢量变换至g-h坐标系，得到的变换到60°坐标系下三电平逆变器的空间矢量图如图所示：②矢量分区方法扇区的确定方法：空间矢量图可分成6个扇区（A-F），设参考电压矢量在60°坐标系中的坐标为。
多电平逆变器简介
多电平逆变器拓扑结构及其控制策略的比较多电平逆变器主要有三种拓扑结构：二极管箝位型、飞跨电容型和级联型。
二极管箝位型电路需要保证直流侧电容均压，控制困难，实际应用中还是三电平电路为主，一般不超过五电平。
飞跨电容型，亦称电容箝位型，同样存在电容电压平衡控制及冗余开关状态优化的问题，实际应用较少。
级联型多电平逆变器，又称链式逆变器，以普通的单相全桥（H桥）逆变器为基本单元，将若干个功率单元直接串联，串联数越多，输出电平数也越多。
它的优点是不存在电容平衡问题，电路可靠性提高，易于模块化，适合7电平、9电平及以上的多电平应用，是目前应用最广的多电平电路。
缺点是需要多路独立的直流电源且不易实现四象限运行。
多电平逆变器的PWM控制策略可分为：在上述的多电平逆变器的PWM控制法中，空间电压矢量控制法适用于三-五电平的逆变器，五电平以上的多电平逆变器空间电压矢量数目较多，控制算法复杂，不适合用该方法。
对于五电平以上的多电平逆变器，适合采用载波调制PWM控制法。
载波层叠PWM控制法和开关频率优化PWM控制法，既可用于二极管箝位型和飞跨电容型逆变器，也可以应用于具有独立直流电源的级联型逆变器。
载波移相PWM控制法和开关频率优化PWM控制法，则适合于级联型多电平逆变器。
开关频率优化PWM控制法由于正弦调制波中加入了三次谐波，因而只适用于三相多电平逆变器。
对于三相具有独立直流电源的级联型多电平逆变器，载波移相和开关频率优化结合的PWM控制法，可提高等效开关频率，控制效果更好。
多电平三相逆变器中，空间矢量密集，可供选择的矢量模大小种类很多，电压合成更加接近正弦波，所以多电平的空间电压矢量法控制进度高，输出电压的谐波含量小。
但在电平数在5电平以上的多电平逆变器中，此时空间电压矢量PWM法控制算法非常复杂。
一、NPC型多电平逆变器优点：1）可根据不同的需要选择不同的功率器件，提高功率器件的利用率；2）电平数越大，输出电压的谐波含量就越少，输出电压波形与正弦波就越接近；3）可直接实现大功率和高电压，功率变换装置的成本降低。
多电平逆变器
E S12
S 32
S 42
S 22
vH 2
S13
S33
E
S43
S23
vH 3
S11
S31
E
S 41
S 21
A
vH1
S12
S 32
E
S42 S22
vH 2
S13 S33
E
S43 S23
vH 3
S14
S 34
E
S44
S 24
vH 4
7电平和9电平串联H桥逆变器一相的结构
多电平逆变器
15
A
A6
13电平串联H桥逆变器结构
忽略。
7
单极性调制法
两个极性相反三角波：Vcr和Vcr-，它们的幅值和频率相同，相位互差180°
两个三角波都与同一个正弦 波Va进行比较，产生两个门 信号Vg1和Vg3，分别驱动 H桥逆变器上部的两个器件 S1和S3。
单极性调制法： Vab逆变器 输出电压在正半周期中只在ห้องสมุดไป่ตู้0和+Vd之间切换，在负半 周期，则只在0和-Vd之间 切换。
第4部分： 多电平逆变器
多电平逆变器
1
4.1 简 介 4.2 H 桥逆变器
4.3 多电平逆变器拓扑结构
4.4 基于载波的PWM调制法 4.5 阶梯波调制法 4.6 应用实例
多电平逆变器
2
4.1 简 介
串联H桥逆变器: 英文Cascaded H-Bridge, CHB
S1
D1
S3
D3
Vd
Cd
v AB
3.当S31、S41、S32和S42导通时，为
H1
-2E。
多电平逆变器
m 2H 1 nSM 6(m 1)
m：逆变器输出电平数
nSM: 器件数
H: H桥逆变器单元数 NOTE: 串联H桥逆变器的电平数目总是奇数
13
串联H桥逆变器可完全扩展到任意电平数。下图给出 了7电平和9电平逆变器一相的结构。 在7电平逆串联H桥逆变器中，每相有3个H桥单元，9 电平逆变器中每相有4个H桥单元。
8
4.3 多电平逆变器拓扑结构
1. 直流侧电压相同的串联H桥逆变器
串联H桥逆变器采用由多个直流电源分别供电的H桥单元 ，各单元的输出串联连接输出高交流电压。
5电平串联H桥逆变器:结构如下图所示，其中每相有两 个H桥单元，分别由电压为E的两个独立直流电源供电。
此直流电源可以采用多脉波二极管整流器实现。
H桥逆变器包括两个桥臂，每个桥壁有两个IGBT串联组成。 逆变器直流母线电压固定不变，输出的交流电压可通过PWM 方法进行调节，即双极性调制法和单极性调制法。
g1
Vd
S1
D1
g3
S3
D3
Cd
v AB
S2
D2
g2
g4
S4
D4
4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
串联H桥多电平逆变器：
由多个单相H桥逆变器(也称为功率单元)组成的，把每个功率单元的交 流输出串联连接，来实现中压输出，并减小输出电压的谐波。是中压大功
第4部分： 多电平逆变器
1
4.1 简
介
4.2 H 桥逆变器 4.3 多电平逆变器拓扑结构 4.4 基于载波的PWM调制法 4.5 阶梯波调制法 4.6 应用实例
2
4.1 简 介
串联H桥逆变器: 英文Cascaded H-Bridge, CHB
多电平逆变器的主电路结构及其工作原理
多电平逆变器的主电路结构及其工作原理1. 引言多电平逆变器是一种广泛应用于电力电子领域的电路结构，它可以将直流电能转换为多个不同电平的交流电能，使得电能的输出更加稳定和高效。
本文将介绍多电平逆变器的主电路结构以及其工作原理。
2. 主电路结构多电平逆变器的主电路结构主要包括直流电源、开关器件、电容和电感等元件组成。
2.1 直流电源直流电源是多电平逆变器的输入端，通常是通过整流器将交流电能转换为直流电能。
直流电源的电压和容量决定了多电平逆变器的输出能力。
2.2 开关器件开关器件是控制多电平逆变器工作的关键组成部分。
常用的开关器件包括MOSFET、IGBT和GTO等。
通过控制开关器件的导通和关断过程，可以实现直流电能到交流电能的转换。
2.3 电容和电感电容和电感是用来滤波和储能的元件。
电容可以平滑输出电压和电流，减小输出的波动性；而电感则可以储存电能，并提供稳定的电流输出。
3. 工作原理多电平逆变器的工作原理是通过调整开关器件的导通和关断时间，控制输出电压的波形和电平数量。
具体工作原理如下：1. 初始化阶段：启动逆变器时，在给定的电压和电流条件下，控制开关器件的初始状态。
2. 正常工作阶段：在逆变器正常工作时，开关器件按照预设的控制规律进行导通和关断。
通过合理的开关频率和占空比控制，可以实现多电平输出，从而提高输出的波形质量和效率。
3. 故障恢复阶段：当逆变器遇到故障或异常情况时，及时进行故障检测和处理，保证逆变器的安全稳定运行。
4. 应用领域多电平逆变器广泛应用于电网无功补偿、电力传输、工业控制和新能源领域等。
它的高效稳定的输出特性，使得它成为了现代电力电子系统中不可缺少的关键技术。
5. 结论多电平逆变器的主电路结构和工作原理已在本文中进行了简单介绍。
深入了解和研究多电平逆变器的电路结构和工作原理，对于提高电能转换的效率和质量具有重要意义。
以上是关于多电平逆变器的主电路结构及其工作原理的文档，希望对您有所帮助。
多电平逆变器
电容箝位自平衡式多电平逆变器(通用拓扑)
电容箝位自平衡式多电平逆 变器是针对逆变器的电容电 压具有自平衡功能而定的名 称，它属于电容箝位式多电 平逆变器的一种改进形式。 这种逆变器不需要借助附加 的电路来抑制直流侧电容电 压的偏移问题，从理论上实 现了电容电压的自平衡。
电容箝位自平衡式多 电平逆变器电路
混合箝位式多电平逆变器
二极管电容混合箝位式多电平 逆变器电路能够比较好地解决 单纯二极管箝位式多电平逆变 电路的内侧开关管的耐压问题 以及直流侧电容电压的平衡问 题。电路的特点是，在二极管 箝位多电平逆变器的单相电路 中，增加了(m-1)(m-2)/2个电 容。
二极管电容混合箝位 多电平逆变器电路
率成正比。降低开关频率或加入一些特定的开关状态， 可以大大减少损耗，提高效率。
2）和一般的二极管箝位和电容箝位电路相比，这 种逆变器各级的中点电压都能得到很好的控制。
3）对一个m级电平的通用式多电平逆变器，所需 的开关器件、开关管数量为m(m-1)；需要的电容数量为 m(m-1)/2。
4）计算简单，器件应力可以达到最小。 5）通用拓扑，易于衍生出新的拓扑结构，具有很 高的研究价值。
二极管自箝位五电平 逆变器
二极管箝位式多电平逆变器
这种二极管箝位式五电平逆变器增多了电平数，因而可 以使输出电压和输出电流的总谐波含量大大减小。这种电路 结构形式的显著优点是利用二极管进行箝位，解决了功率开 关管串联均压的问题。但也存在一些缺点：
1）为保证每个箝位二极管承受相同的反向电压，箝位 二极管的数量将按电平数的二次方快速增加。
多电平变换器概述
多电平变换器
1、多电平变换器产生的背景 2、多电平变换器的分类 3、箝位式多电平变换ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 4、级联型的多电平变换器 5、开绕组双端供电式多电平变换器
3多电平逆变器及其直流侧电容电压分析p21-33
第三章多电平逆变器及其直流侧电容电压分析3.1 多电平变换器概述[11,12]电力电子技术经过几十年的发展，在低压小功率领域，已基本成熟，而在高压大功率领域中应用到的技术正成为电力电子技术的研究重点。
近年来，各种新型功率器件，如IGBT,IGCT等纷纷出现。
4500V/1200A的IGBT，6000V/6000A的GTO等高压大功率器件已经出现。
但是，在某些场合，传统的两电平拓扑仍不能满足要求。
而且，由于现有的工艺水平，功率越大，开关频率越低。
为实现大功率、高频率、低谐波的功率变换，从电路拓扑和控制方法上，提出了多种思路。
功率器件串并联技术将器件串联以承受高电压，并联以承受大电流。
但由于器件参数的离散性，需要复杂的动态、静态均压均流电路，导致系统控制复杂，损耗增加。
对于具有负温度系数的功率器件，并联均流十分困难。
同时，要求驱动电路延迟时间一致并尽量短。
关断过程中，需要众多的吸收电路，降低了系统的可靠性。
并且，串并联技术对输出电压谐波毫无改善。
而多电平技术通过改变拓扑，输出电平数增加，改善输出波形的谐波，功率器件承受的电压也较小。
正成为高压大功率变换研究重点，其优点如下： z功率器件仅承受1/(n-1)的母线电压（n为电平数），很好地解决了开关器件耐压不够高的问题，所以可以用低耐压器件实现高压大功率输出。
z输出波形电平数增加，输出波形谐波更接近正弦波，电磁干扰问题大大减轻。
z消除同样谐波，多电平逆变器可以用较低频率进行开关动作，损耗小，效率高。
z相同直流母线电压条件下，由于电平数增加，du/dt应力减小。
3.2多电平逆变器的工作原理3.2.1 二极管钳位式三电平逆变器多电平变换器的概念是由日本学者A.Nabae等人在1980年提出的。
该电路是一种三电平逆变器，也称作中点钳位（NPC，Neutral Point Clamped）逆变器。
用两个串联的电容将直流母线电压分为3个电平，每个桥臂由三4个开关器件串联，用2个串联二极管和内侧开关管并联，其中间抽头和两个串联电容的中点连接，实现中点钳位，如图3-1所示。
逆变器的分类
逆变器的分类逆变器是一种将直流电转换为交流电的电子设备，广泛应用于太阳能发电、风力发电、电动汽车等领域。
根据其不同的工作原理和应用场景，逆变器可以分为多种类型。
一、PWM逆变器PWM逆变器是一种基于脉宽调制技术的逆变器，其工作原理是通过控制开关管的导通时间来控制输出电压的大小和频率。
PWM逆变器具有输出电压稳定、波形质量高、效率高等优点，广泛应用于太阳能发电、UPS电源等领域。
二、谐振逆变器谐振逆变器是一种基于谐振电路的逆变器，其工作原理是通过谐振电路的共振来实现电压的转换。
谐振逆变器具有输出电压稳定、波形质量高、效率高等优点，广泛应用于太阳能发电、风力发电等领域。
三、多电平逆变器多电平逆变器是一种通过多个电平输出来实现电压转换的逆变器，其工作原理是通过多个开关管的组合来实现不同电平的输出。
多电平逆变器具有输出电压稳定、波形质量高、谐波含量低等优点，广泛应用于电动汽车、UPS电源等领域。
四、矢量控制逆变器矢量控制逆变器是一种通过矢量控制技术来实现电机控制的逆变器，其工作原理是通过对电机的电流和电压进行矢量分析，实现对电机的精确控制。
矢量控制逆变器具有控制精度高、响应速度快等优点，广泛应用于电动汽车、工业控制等领域。
五、智能逆变器智能逆变器是一种集成了智能控制技术的逆变器，其工作原理是通过对电网和负载的实时监测和分析，实现对逆变器的智能控制。
智能逆变器具有智能化程度高、响应速度快、安全可靠等优点，广泛应用于太阳能发电、风力发电等领域。
六、串联逆变器串联逆变器是一种将多个逆变器串联起来实现电压转换的逆变器，其工作原理是通过多个逆变器的串联来实现高电压输出。
串联逆变器具有输出电压高、效率高等优点，广泛应用于太阳能发电、风力发电等领域。
七、并联逆变器并联逆变器是一种将多个逆变器并联起来实现电流转换的逆变器，其工作原理是通过多个逆变器的并联来实现高电流输出。
并联逆变器具有输出电流高、效率高等优点，广泛应用于电动汽车、UPS电源等领域。
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多电平逆变器拓扑结构及其控制策略的比较多电平逆变器主要有三种拓扑结构：二极管箝位型、飞跨电容型和级联型。
二极管箝位型电路需要保证直流侧电容均压，控制困难，实际应用中还是三电平电路为主，一般不超过五电平。
飞跨电容型，亦称电容箝位型，同样存在电容电压平衡控制及冗余开关状态优化的问题，实际应用较少。
级联型多电平逆变器，又称链式逆变器，以普通的单相全桥（H桥）逆变器为基本单元，将若干个功率单元直接串联，串联数越多，输出电平数也越多。
它的优点是不存在电容平衡问题，电路可靠性提高，易于模块化，适合7电平、9电平及以上的多电平应用，是目前应用最广的多电平电路。
缺点是需要多路独立的直流电源且不易实现四象限运行。
多电平逆变器的PWM控制策略可分为：在上述的多电平逆变器的PWM控制法中，空间电压矢量控制法适用于三-五电平的逆变器，五电平以上的多电平逆变器空间电压矢量数目较多，控制算法复杂，不适合用该方法。
对于五电平以上的多电平逆变器，适合采用载波调制PWM控制法。
载波层叠PWM控制法和开关频率优化PWM控制法，既可用于二极管箝位型和飞跨电容型逆变器，也可以应用于具有独立直流电源的级联型逆变器。
载波移相PWM控制法和开关频率优化PWM控制法，则适合于级联型多电平逆变器。
开关频率优化PWM控制法由于正弦调制波中加入了三次谐波，因而只适用于三相多电平逆变器。
对于三相具有独立直流电源的级联型多电平逆变器，载波移相和开关频率优化结合的PWM控制法，可提高等效开关频率，控制效果更好。
多电平三相逆变器中，空间矢量密集，可供选择的矢量模大小种类很多，电压合成更加接近正弦波，所以多电平的空间电压矢量法控制进度高，输出电压的谐波含量小。
但在电平数在5电平以上的多电平逆变器中，此时空间电压矢量PWM法控制算法非常复杂。
一、NPC型多电平逆变器优点：1）可根据不同的需要选择不同的功率器件，提高功率器件的利用率；2）电平数越大，输出电压的谐波含量就越少，输出电压波形与正弦波就越接近；3）可直接实现大功率和高电压，功率变换装置的成本降低。
缺点：1）每相桥臂开关器件的工作频率不同，造成了各开关器件的负荷不一致；2）对于m电平电路来说，每个桥臂需要（m-1）（m-2）个箝位二极管，即随着电平数的增加，所需箝位二极管数目将快速增加，成本增加；3）电平数越大，利用冗余开关状态来平衡分压电容的电压平衡的控制算法就越复杂。
➢二极管箝位型三电平逆变器1.拓扑结构三电平逆变器共有33=27的空间电压矢量，3个零矢量，独立的空间电压矢量有19（=1+1*6+2*6）个，60°区域小三角形个数为1+3=4。
2.控制策略1）开关频率优化PWM控制法具体做法是在正弦调制波中加入零序分量，或者正弦波改成梯形调制波，目的是将正弦波的波顶压平，降低开关频率，提高直流电压利用率。
但这种方法只适用于三相三线制逆变器。
该方法可以在以下几方面达到优化：中点电压平衡；提供直流电压利用率；降低开关损耗。
实际上，这种正弦调制波加入零序谐波的方法本质上与电压空间矢量PWM法是一致的，相当于在半开关周期的始末端均匀分布零矢量。
2）特定谐波消除PWM控制法该方法是以消除输出电压波形中某些特定的低次谐波为目的的一种PWM控制法。
有如下优点：可降低开关频率，降低开关损耗；在线相同开关频率下，可以生成最优的输出电压波形；可以通过控制得到较高的基波电压，提高直流电压利用率。
难点是必须用牛顿迭代法解非线性方程组，运算时间长，无法在线计算。
3）三相三电平NPC型逆变器的SVPWM控制策略实现步骤：首先确定参考矢量所在的扇区及其所在的小三角形，确定合成参考电压矢量的三个基本矢量；确定三个基本矢量的作用时间，即每个电压矢量对应的占空比（伏秒平衡）；确定各个基本电压矢量所对应开关状态；确定各开关状态的输出次序（七段式或者五段式）以及各相输出电平的作用时间。
4）基于60°坐标系的三电平二极管箝位型逆变器SVPWM方法①坐标变换采用的60°坐标系为g-h坐标系，取g轴与α轴重合，逆时针旋转60°为h ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ，坐标系α-β到g-h坐标系的坐标变换公式为：轴，设参考矢量v ref则坐标系a-b-c到g-h坐标系的坐标变换公式为：归一化处理后（矢量坐标整数化），将三电平逆变器的基本矢量变换至g-h坐标系，得到的变换到60°坐标系下三电平逆变器的空间矢量图如图所示：②矢量分区方法扇区的确定方法：空间矢量图可分成6个扇区（A-F），设参考电压矢量在⃗⃗⃗⃗⃗⃗ (v rg,v rh)。
参考矢量所处的扇区的位置可以通过下表60°坐标系中的坐标为v ref判断得到。
小三角形的确定方法：每个扇区可分为4个小三角形，根据下表的简单计算就可确定参考矢量所在的区域。
选取处在参考矢量所在小三角形的三个顶点的矢量作为合成参考矢量的基本矢量。
③矢量作用时间⃗⃗⃗⃗⃗⃗ (v rg,v rh)，在60°坐标系中运用伏秒平衡即可对于一个给定的参考矢量v ref求得各个基本矢量的作用时间或占空比：④输出开关状态的确定设这三个基本矢量则对应的开关状态为则开关矢量为在满足的条件下，选择不同的i就可以得到三个最近基本矢量所对应的全部开关状态。
基于60°坐标系的三电平NPC逆变器SVPWM方法能够很好地实现三电平电压PWM波的输出，其特点是能够将SVPWM算法极大简化，准确地确定参考电压矢量落入的矢量三角形和计算各个基本矢量的作用时间。
➢二极管箝位型五电平逆变器1.拓扑结构单相二极管箝位型五电平逆变器的拓扑结构。
电路由4个等值分压电容、8个IGBT串联构成的开关器件Q1-Q4，Q1’-Q4’，12个箝位二极管组成。
该拓扑结构的原理是：采用多个箝位二极管对相应的功率器件进行箝位，利用多种开关组合来合成所需的不同电平。
输出电压与开关管的关系见下表。
可见，上下桥开关状态互补，即当开关对的其中一只开关导通时，另一只则关断（控制脉冲相反）。
该电路有4个互补对：（Q1、Q1’）、（Q2、Q2’）、（Q3、Q3’）、（Q4、Q4’）。
且在控制过程中，每相电位只能向相邻电位过渡，不允许输出点位的跳变，这和三电平的情况是相同的。
五电平逆变器共有53=125种电压空间矢量,则有5个零矢量，独立的电压矢量为1+1*6+2*6+3*6+4*6=61个， 60°区域小三角形个数为1+3+5+7=16。
钳位二极管S1所需承受的反相电压为Ed/4，而钳位二极管S2所需承受的反相电压确为Ed/2，钳位二极管S3所需承受的反相电压为3Ed/4。
这样,就存在每个钳位二极管所需承受的反相电压不一致的问题。
同理，在下桥臂也存在这种问题。
为此，需在原来的拓扑结构上加以改进。
如果在箝位二极管S2上串联相同等级的二极管，则每个箝位二极管所需承受的反相电压均为Ed/4；在箝位二极管S3上串联相同等级的2个二极管，则每个箝位二极管所需承受的反相耐压值也均为Ed/4。
对于下桥臂也采用类似的串联二极管的方法,从而可以解决这类问题。
这样，五电平逆变器的拓扑结构就转变成如图a所示形式。
这种改进方案仍存在一定问题。
例如S10，S11，S6仅仅是简单的串联，但由于二极管开关特性的多样性,以及其参数离散性，可能导致串联二极管上出现过电压,因而需要引入较大的RC缓冲网络，导致整个系统昂贵且体积庞大。
为此，把图a所示的五电平逆变器电路进一步改进成如图b所示的电路。
其工作原理与前面分析的结果类似。
2. 基于60°坐标系的多电平二极管箝位型逆变器SVPWM方法上图是基于60°坐标系的五电平逆变器的电压空间矢量图，坐标变换和扇区判定和三电平相同，不同的是五电平的一个扇区（以A区为例）有1+3+5+7=16个小三角形，确定参考矢量落入矢量三角形的判定方法可参见下表。
输出开关状态的确定和三电平的类似：设这三个基本矢量则对应的开关状态为则开关矢量为在满足的条件下，选择不同的i就可以得到三个最近基本矢量所对应的全部开关状态。
根据这种控制方法，对五电平NPC逆变器进行仿真，得到它的线电压SVPWM 仿真波形。
二、飞跨电容型多电平逆变器优点：1）电平数易于扩展，且控制方式较为灵活；2）有功和无功功率可控；3）可利用大量的开关状态组合的冗余，进行电压平衡控制。
缺点：1）需要大量的箝位电容，m电平逆变器需要（m-1）（m-2）/2个箝位电容，逆变器的可靠性较差；2）功率变换控制电路困难，开关频率和开关损耗较高，且对逆变器的控制算法要求较高。
➢飞跨电容型三电平逆变器1.拓扑结构➢飞跨电容型五电平逆变器1.拓扑结构图为飞跨电容型五电平逆变器拓扑结构。
由4个等值且电位相等的分压电容，8个IGBT串联构成的开关器件Q1-Q4，Q1’-Q4’，和6个箝位电容组成。
电路采用的是跨接在IGBT器件之间的电容代替二极管来进行电平箝位，且各个电容器件所承受电压是直流侧一支电容的电压值。
工作原理和二极管箝位电路相同。
输出电压和开关管开关状态如下表。
可见此电路在输出电压合成方面，功率开关状态的选择灵活性更大。
三、级联型多电平逆变器优点：1）m电平的级联型逆变器，所需独立电源和H桥的个数为（m-1）/2；2）和箝位型逆变器相比，当输出的电平数相同时，所需的元件数目最少，易于实现模块化；3）控制方法简单，每级可以单独控制；4）损耗小，效率高，谐波含量小，能有效减少对电网的污染；5）易采用软开关技术，可以避免笨重、耗能的阻容吸收电路；6）直流侧相互独立，可以解决电压均衡等问题。
缺点：1）四象限运行困难；2）需要多个独立的直流电源。
➢级联型五电平逆变器1.拓扑结构传统的级联型五电平逆变器电路如图所示。
由两个单相全桥逆变单元（H桥）串联而成。
（2H桥：两个两电平半桥逆变器组成的逆变桥；3H桥：两个三电平半桥逆变器组成的逆变桥。
）2H桥级联型三相五电平逆变器的拓扑如图所示。
此电路可以接成星形，也可以接成三角形。
2H桥的数学模型级联型逆变器主电路以2H桥作为基本单元，因此应建立其数学模型。
2H桥单元的等效电路如图所示。
在分析其数学模型前,首先应作以下假设：（l）直流侧为一个恒定直流源，母线电压恒定；（2）采用可以双向导通的全控型主开关器件和反并联二极管，不考虑器件换流过程。
等效电路中的变量定义为:U d、i d分别为直流侧电压和电流；u L、u R分别为2H桥左、右桥臂中点电压与直流侧负极电压之差，即左右桥臂的输出电压；u H、i H分别为2H桥的输出电压与输出电流；S1、S2、S3、S4分别为四个主开关管的开关状态,由相应器件的控制信号决定,其值为1时表示器件导通，为O时表示器件关断。
S L、S R分别为左、右桥臂的状态变量，同一桥臂的两个主开关不能同时导通，因此S L、S R在正常工作时只有1或0两种状态，表示上下桥臂不能同时导通，即S1与S2的控制信号反向, S3与S4的控制信号反向，开关状态与控制信号的对应关系为：即左右桥臂的输出电压分别为2H单元输出电压为直流侧电流为2.控制策略1）三角载波移相PWM（PSPWM）控制法级联型多电平逆变器的控制方法特别是H桥串联的多电平逆变器的控制方法，多采用三角载波移相PWM（PSPWM）控制方法，其基本思想为：对于m电平逆变器，采用m-1个幅值和频率相同、相位相差360/(m-1)的三角波与调制波进行比较，可以生成相对独立的(m-1)组PWM脉冲信号，去驱动(m-1)/2个功率单元，利用各单元的输出叠加形成多电平PWM波形，波形等效开关频率变为原来的（m-1）倍。