大功率多電平逆變器近年來在實際工業生產中得到越來越廣泛的應用。多電平逆變器由于結構復雜，采用元器件較多，因此在設計和實驗中，實現各個工作狀態下運行參數的同步監測和分析較為困難。本文將給大家說說三電平逆變器的那些事兒，希望能幫助到各位！如有疑問，歡迎大家在評論區留言。
目錄如下：
- 1. 工作原理
- 1.1 NPC逆變器優缺點
- 2. PWM發波控制
- 3. 三相NPC
- 3.1 三相NPC波形查看
1. 工作原理
以A相為例進行說明，分析三電平NPC逆變器的工作原理：
- S1、S3互補開關動作，S2、S4互補開關動作
- 開關管S1、S2同時導通時，S2、S4同時關斷，假如電流從逆變電路流出，即從P點經過S1、S2到達輸出端A，A點電位為V1的500V電壓，定義為P電平狀態；反之S1、S2關斷，S2、S4導通時，A點電壓為V3的-500V電壓，定義為N電平狀態；
- 開關管S2、S3同時導通時，S1、S4同時關斷，若電流方向為流向負載，即從中點O經過D7、S2流向A點，A點電壓為零電壓；若電流從A點流向逆變器，也就是從A點經過S3、D10流向中點O，A點電壓仍是零電壓；定義這種狀態為0電平狀態；
開關狀態與輸出電壓的關系：
電平狀態說明：
1.1 NPC逆變器優缺點
優點：
- 開關管僅承受直流母線電壓的一半，和兩電平相比，可以選型低耐壓的IGBT/MOSFET；
- 同等母線電壓的情況下，與兩電平相比，各級電平間的幅值變化降低，dv/dt降低，可以降低對外圍電路的干擾，減小對電機的沖擊；
- 相電壓輸出3個電平（正母線、零、負母線），線電壓輸出5個電平（正母線、1/2正母線、零、1/2負母線、負母線），輸出電流波形會更接近理想正弦波，降低諧波含量；
缺點：
- 1. 二極管承受不同的反向電壓，器件所需的額定電流不同；
- 2. 存在中點電壓不平衡的問題；
2. PWM發波控制
PWM控制方法主要分為三類：載波調制法、空間矢量調制法、特定諧波消除法。
載波調制法分為載波移相法、載波層疊法、開關頻率優化PWM法；其中，載波層疊法實現簡單，在三電平NPC逆變拓撲結構中應用比較廣泛。
載波層疊PWM控制方法分為載波反相層疊法和載波同相層疊法。
下面用LTspice仿真示意載波反相層疊法和載波同相層疊法：
載波反相層疊法：
3.三相NPC
下圖為直流輸入，三相交流輸出的LTpice仿真圖
仿真電路主要分為4個部分：主電路，PWM產生電路，PWM驅動電路，指令主電路：
PWM產生電路：
下面為PWM產生電路的具體參數：
V4：
PULSE({untenl} {untenh} 0 {tr} {tr} 0 {t})
V3：
PULSE({obenl} {obenh} 0 {tr} {tr} 0 {t})
V1：
SINE(0 {mod} {f_N})
V5：
SINE(0 {mod} {f_N} 0 0 120)V7：
SINE(0 {mod} {f_N} 0 0 240)
其中，大括號內的數值在下面的指令部分可以看到；
PWM驅動電路：
用if語句實現正弦調制波與載波的比較，輸出高電平驅動脈沖為10V，反之為0V，其中off為死區時間；
下圖為A相的4個驅動波形：
指令：
其中.meas測量輸出電流的最大值、輸出電流的最大值，以及最大輸出功率，下面為測量的數據；
輸出電流單位A，輸出電壓單位V，輸出功率單位W；
3.1 三相NPC波形查看
