大功率多电平逆变器近年来在实际工业生产中得到越来越广泛的应用。多电平逆变器由于结构复杂，采用元器件较多，因此在设计和实验中，实现各个工作状态下运行参数的同步监测和分析较为困难。本文将给大家说说三电平逆变器的那些事儿，希望能帮助到各位！如有疑问，欢迎大家在评论区留言。
目录如下：
- 1. 工作原理
- 1.1 NPC逆变器优缺点
- 2. PWM发波控制
- 3. 三相NPC
- 3.1 三相NPC波形查看
1. 工作原理
以A相为例进行说明，分析三电平NPC逆变器的工作原理：
- S1、S3互补开关动作，S2、S4互补开关动作
- 开关管S1、S2同时导通时，S2、S4同时关断，假如电流从逆变电路流出，即从P点经过S1、S2到达输出端A，A点电位为V1的500V电压，定义为P电平状态；反之S1、S2关断，S2、S4导通时，A点电压为V3的-500V电压，定义为N电平状态；
- 开关管S2、S3同时导通时，S1、S4同时关断，若电流方向为流向负载，即从中点O经过D7、S2流向A点，A点电压为零电压；若电流从A点流向逆变器，也就是从A点经过S3、D10流向中点O，A点电压仍是零电压；定义这种状态为0电平状态；
开关状态与输出电压的关系：
电平状态说明：
1.1 NPC逆变器优缺点
优点：
- 开关管仅承受直流母线电压的一半，和两电平相比，可以选型低耐压的IGBT/MOSFET；
- 同等母线电压的情况下，与两电平相比，各级电平间的幅值变化降低，dv/dt降低，可以降低对外围电路的干扰，减小对电机的冲击；
- 相电压输出3个电平（正母线、零、负母线），线电压输出5个电平（正母线、1/2正母线、零、1/2负母线、负母线），输出电流波形会更接近理想正弦波，降低谐波含量；
缺点：
- 1. 二极管承受不同的反向电压，器件所需的额定电流不同；
- 2. 存在中点电压不平衡的问题；
2. PWM发波控制
PWM控制方法主要分为三类：载波调制法、空间矢量调制法、特定谐波消除法。
载波调制法分为载波移相法、载波层叠法、开关频率优化PWM法；其中，载波层叠法实现简单，在三电平NPC逆变拓扑结构中应用比较广泛。
载波层叠PWM控制方法分为载波反相层叠法和载波同相层叠法。
下面用LTspice仿真示意载波反相层叠法和载波同相层叠法：
载波反相层叠法：
3.三相NPC
下图为直流输入，三相交流输出的LTpice仿真图
仿真电路主要分为4个部分：主电路，PWM产生电路，PWM驱动电路，指令主电路：
PWM产生电路：
下面为PWM产生电路的具体参数：
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，大括号内的数值在下面的指令部分可以看到；
PWM驱动电路：
用if语句实现正弦调制波与载波的比较，输出高电平驱动脉冲为10V，反之为0V，其中off为死区时间；
下图为A相的4个驱动波形：
指令：
其中.meas测量输出电流的最大值、输出电流的最大值，以及最大输出功率，下面为测量的数据；
输出电流单位A，输出电压单位V，输出功率单位W；
3.1 三相NPC波形查看
