三電平電路在拓撲結(jié)構(gòu)上更為復(fù)雜，相對于傳統(tǒng)二電平逆變電路只能輸出高、低兩個電平，這種新穎的逆變電路可以通過上、下管的開通輸出高、低電平，通過中間二極管的鉗位作用輸出零電平，總共三個電平狀態(tài)，因此被稱為三電平逆變電路。

     UPS行業(yè)上三電平逆變技術(shù)大多應(yīng)用在中大功率產(chǎn)品上，而科華從1kVA開始全系列高頻UPS應(yīng)用三電平逆變技術(shù)。

     與傳統(tǒng)的兩電平拓撲結(jié)構(gòu)相比，三電平拓撲具有輸出電流脈動小、輸出波形THDv低、轉(zhuǎn)換效率高、電磁干擾小、可靠性高等優(yōu)勢。

(1)功率器件耐壓等級降低，轉(zhuǎn)換效率高：三電平逆變器中的功率器件開關(guān)時，所承受的電壓變化僅為直流母線電壓的一半，低電壓等級功率器件，開關(guān)損耗低，提升逆變器轉(zhuǎn)換效率。

(2)開關(guān)頻率降低，轉(zhuǎn)換效率高：輸出電平數(shù)的增加使得三電平逆變器可以在較低的開關(guān)頻率下輸出正弦都較好的波形，開關(guān)頻率降低，減少開關(guān)損耗，提升逆變器轉(zhuǎn)換效率。

(3)電壓變換率和電流變換率減小，轉(zhuǎn)換效率高，電磁干擾?。?/span>多電平逆變器開關(guān)時因為承受的電壓變化小，相應(yīng)的電壓變化率dv/dt和電流變化率di/dt也就減小，可以減小電力電子裝置產(chǎn)生的電磁干擾，同時減少開關(guān)損耗，提升逆變器轉(zhuǎn)換效率。

(4)輸出電壓THDv更低：多電平逆變器輸出多個電壓等級的階梯波，波形更接近正弦波，帶出的諧波小，降低了輸出電壓的THD。

(5)IGBT可靠性更高：由于IGBT低的開關(guān)損耗，使得相同電流容量的IGBT安全工作區(qū)不同，三電平的IGBT安全工作區(qū)明顯比兩電平的安全工作區(qū)要寬，電路發(fā)生短路或者瞬間異常大電流時，三電平耐受大電流的時間要比兩電平長，三電平的IGBT可靠性更高。

三電平電路中引入鉗位二極管D1,D2，使得每個開關(guān)管承受的電壓值為直流母線電壓的一半；功率管的電壓變化率dV/dt和電流變化率di/dt也減小一半；通過控制S1、S2、S3、S4驅(qū)動實現(xiàn)三電平的輸出。

(1)輸出波形對比：

兩電平逆變電路輸出的電壓波形：

三電平逆變電路輸出的電壓波形：

三電平技術(shù)利用多個電平合成階梯波以逼近正弦輸出電壓，由于較兩電平逆變器多了一個輸出電平，其輸出的PWM波更接近于正弦波形，可以直觀地分辨出三電平輸出PWM波形更接近于正弦，紋波含量更少。

(2)開關(guān)損耗：

IGBT在導(dǎo)通瞬間的電壓、電流趨勢圖，陰影面積1為二電平逆變電路IGBT的開關(guān)損耗，陰影面積2為三電平逆變電路IGBT的開關(guān)損耗，明顯看出兩電平逆變電路中IGBT的開關(guān)損耗要大于三電平；

(3)紋波電流更小、更少：

紋波電流是指疊加在逆變器輸出電感電流上的高頻三角波電流，是諧波不利成分，會降低輸出電流質(zhì)量，造成電網(wǎng)諧波污染，帶來電磁干擾；三電平逆變器明顯紋波電流更小、更少。