虽然多电平拓扑结构种类较多，但是大致可分为：二极管钳位型，飞跃电容型和独立直流电源级联多电平这三种拓扑结构。这三种多电平拓扑结构各有优缺点，其中应用最广泛的是二极管钳位型多电平拓扑结构。本文的研究对象主要是二极管钳位型三电平逆变器。在图1所示的二极管钳位型三电平逆变器中，相对逆变器直流侧中点的参考电位0，逆变器的输出电压除了两电平逆变器输出电压＋UD/2和－UD/2，还增加了第三个电平值0。图1中采用了12个可关断功率器件和6个钳位二极管，在直流侧接有2个等电容量的电容分别是C1，C2，每个电容分担的电压为UD/2，并且通过钳位二极管的钳位作用，使每个开关器件上承受的电压限制在一个电容电压（UD/2）上，从而大大减小了开关器件的电压应力。

图1  二极管钳位型三电平逆变器

    与三相两电平逆变器相同，三相三电平逆变器也可以用开关变量Sa、Sb、Sc分别表示各桥臂的开关状态，不同的是这时A、B、C桥臂分别有三种开关状态，从而Sa、Sb、Sc为三态开关变量，如表1所列。

表1  三电平(NPC)逆变器A相开关状态 Uao Sa1 Sa2 Sa3 Sa4 Sa ＋UD/2 1 1 0 0 2 0 0 1 1 0 1 －UD/2 0 0 1 1 0

    因此，A相输出端A对电源中点0的电压uAO可以用A相开关变量Sa结合输入直流电压UD来表示

      uAO=·UD    (1)

输出线电压可表示为

      uAB=uAO－uBO=UD·(Sa－Sb)    (2)

整理即为

        =UD··     (3)

    与三相两电平逆变器相同，三相三电平逆变器可以定义逆变器的开关状态为（SaSbSc），则三电平逆变器有27个开关状态，分别对应着19个特定的空间电压矢量,如图2所示，并将整个矢量空间分成24个扇区。由图2可以看出，19种空间电压矢量可分为长矢量，中矢量，短矢量和零矢量，分别对应着1个，2个和3个不同的冗余开关状态，如表2所列。

表2  开关状态及相应电压矢量 开关状态 Sa Sb Sc 电压矢量 S1 0 0 0 V0 S2 1 1 1 V0 S3 2 2 2 V0 S4 1 0 0 V1 S5 1 1 0 V2 S6 0 1 0 V3 S7 0 1 1 V4 S8 0 0 1 V5 S9 1 0 1 V6 S10 2 1 1 V1 S11 2 2 1 V2 S12 1 2 1 V3 S13 1 2 2 V4 S14 1 1 2 V5 S15 2 1 2 V6 S16 2 1 0 V7 S17 1 2 0 V8 S18 0 2 1 V9 S19 0 1 2 V10 S20 1 0 2 V11 S21 2 0 1 V12 S22 2 0 0 V13 S23 2 2 0 V14 S24 0 2 0 V15 S25 0 2 2 V16 S26 0 0 2 V17 S27 2 0 2 V18

图2  三电平空间电压矢量图