同单相全桥逆变电路，可输出三电平

;s5 和 s4（d4）导通时，uab=vdc/2; s5 和 s2（d2）导通

时，

uab=-vdc/2。

　　（

2） 二极管箝位多电平逆变电路

　　

1977 年德国学者 holtz 首次提出了利用开关管来辅助中点箝位的三电平逆变器主电路，

1980 年日本的 a·nabae 等人对其进行了发展，提出了二极管箝位式逆变电路。图
3（a）为二极管箝位逆变电路，它具有 2 个电容，能输出 3 电平的相电压。

　　

u 相工作情况与输出相电压的电平

　　

s11 和 s12（或 d11 和 d12）通，s41 和 s42 断，uo 间电位差为 vdc/2;

　　

s41 和 s42（或 d41 和 d42）通，s11 和 s12 断，uo 间电位差为-vdc/2;

　　

s12 和 s41 导通，s11 和 s42 关断时，uo 间电位差为 0;

　　

s12 和 s41 不能同时导通;

　　

u》0 时，s12 和 d1 导通;

　　

u《0 时，s41 和 d4 导通。

　　

bhagwat 和 stefanovic 在 1983 年进一步将三电平推广到多电平的结构。二极管箝位式多

电平变换电路的特点是采用多个二极管对相应的开关器件进行箝位，同时利用不同的开关
组合输出所需的不同电平。对于

n 电平电路，直流侧需 n-1 个电容，能输出 n 电平的相电压，

线电压为（

2n-1）电平，图 3（b）为二极管箝位式 5 电平变换电路拓扑结构。显然输出电平

越多，其输出电压和输出电流的总谐波畸变率越小。二极管箝位结构的显著优点：就是利用
二极管箝位解决了功率器件串联的均压问题，适于高电压场合。
　　缺点
　　虽然开关器件被箝位在

vdc/（n-1）电压上，但是二极管却要承受不同倍数的 vdc/（n-

1）反向耐压;如果使二极管的反向耐压与开关器件相同，则需要多管串联，当串联数目很
大时，增加了实际系统实现的难度

;当逆变器传输有功功率时，由于各个电容的充电时间不

同，将形成不平衡的电容电压。
　　（

3） 飞跨电容箝位型逆变电路

　　

1992 年，t·a·maynard 和 h·foch 提出了如图 4（a）所示结构的飞跨电容箝位型逆变电路，

其特点是用箝位电容代替图

3 中所述的箝位二极管，直流侧电容不变，其工作原理与二极

管箝位型逆变器相似。若要输出更多的电平，须按照图

4（b）所示层叠接法进行扩展。因此

也称为多单元层叠型逆变器（

imbricatedcell multilevelinverter）［19］。同样 n 电平逆变器可

输出

n 电平相电压，（2n－1）电平的线电压。飞跨电容箝位型逆变器相对于二极管箝位型

逆变器的优点是：

　　在电压合成方面，开关状态的选择具有更大的灵活性

;由于电容的引进，可通过在同一

电平上不同开关的组合，使直流侧电容电压保持均衡

;可以控制有功功率和无功功率的流量，

因此可用于高压直流输电。
　　缺点是：逆变器每个桥臂需要的电容数量随输出电平数增加而增加，再加上直流侧的
大量电容使得系统成本高且封装困难

;其次控制方法非常复杂，实现起来很困难;并且还存在

电容的电压不平衡问题。
　　

2.2 级联多电平逆变电路

　　具有独立直流电源的级联型逆变器是将前述多个逆变单元串联起来，使逆变器输出电
压的电平数增加，从而使得输出波形的谐波含量减小，开关所承受的电压应力减小。这种结
构的特点就是易于进行模块化设计，扩展容易

;主要缺点是每个单元需要隔离的直流电源。