（

1） 基本的级联逆变电路

　　基本的级联逆变电路就是具有独立直流电源的级联型逆变器。其中每个单元的直流电源
可以相同也可以不同，但逆变单元拓扑结构是同一类型。如果串联连接的逆变桥中，至少有
一个独立直流电源的电压与其它桥不同，就称这种多电平逆变器为非对称的，否则为对称
［

12］［13］［14］（vdc1=vdc2=vdc3），如图 5（a）所示。非对称的逆变器一般比对称

型输出的电平数多（相同结构和级数情况下）。

　　（

2） 混合级联逆变电路

　　为了输出更多的电平，减少隔离电源数量，每个单元电路结构可以不完全相同，串联
单元本身还可以是一个多电平逆变器，如二极管箝位型逆变器，或飞跨电容

箝位型逆变器。这种由不同结构单元串联而成的逆变器称为混联型逆变器，如图

5（b）所

示。如果需要三相，则可以用三组这样的混联单元按照图

5（a）所示连接方法相连。实际中，

由于级联多电平主要用于高压大功率，为了充分发挥不同类型器件的优点（高压和高频）
同一组（相）相串联的不同的逆变单元中常常使用不同的器件，这种连接方式也称为混联
如图

6 所示，igbt 和 igct 的混联型逆变单元，igbt 工作于相对较高的频率，较低的电压;而

igct 工作于相对较高的电压，较低的频率。 

　　除了上述的联结方式以外，还有由一个三相三电平二极管箝位逆变器或飞跨电容型逆
变器和三个单相

h 桥逆变器串联形成的三相级联逆变器［33］［49］。这种电路结构简单，

控制也易于实现，实际中已有使用。图

7 为单-三相混合级联逆变电路图。

　　（

3） 减少独立电源数的级联多电平逆变电路［18］

　　由前述可以看出，级联多电平电路显示了其巨大的优越性，特别是模块化的输出为系
统带来很多方便。但是，在具有独立直流电源的级联多电平逆变电路中，其所需独立直流电
源数很大，且随着输出电平数及逆变器相数的增加而增加。如果每一个直流电源都需要被控
制的话，就使整个系统的控制变得很复杂。因此文献［

18］提出了一种合成电路的思想，以

期减少直流电源数量。
　　图

8（a）为推荐的三相级联逆变主电路，它只有三个独立直流电源，每相根据各开关

的不同组合可以产生＋

2vdc、-2vdc、＋vdc 或-vdc 电平的电压。图中 fbc 为基本的 h 桥逆变单

元。为了避免各直流电源短路，增加了一组合成电路（

synthesizingcircuit）。合成电路基本

模式如图

8（b）所示，具体实现由图 8（c）所示的两种方法完成，s1 和 s2 为双向开关。

　　

3 级联多电平逆变器控制策略

　　

3.1 三角载波移相 pwm 法（triangular carrier phase shifting pwm method pspwm）

　　三角载波移相

pwm 法是一种专门用于级联多电平逆变器的 pwm 方法。每个逆变单元的

调制信号均由一个三角载波和一个正弦调制波比较产生，所有模块的正弦调制波一样，而
三角载波依次相移一个角度，从而使得各单元模块产生的

spwm 波在相位上相互错开，最

终各模块串联叠加后输出的

pwm 波频率提高了很多倍，可大大减小滤波电感的体积。

　　如对于

m 个逆变单元串联的逆变电路，假设三角载波的频率为正弦调制波的 k 倍，则

相邻载波之间的相移为

2π/mk，相应的输出等效载波频率为 mk。很多文章对输出的谐波幅

值及频率与相位之间的关系进行了详细分析［

25］［42］。验证了上述结论。图 9 为 3 个逆

变单元串联的

pspwm 调制原理。

　　该法适合于单相系统。