两电平和三电平逆变器，为何输出相电压分别为五电平和九电平？？

写在最前面
三相全桥逆变器为何称为两电平逆变器，而NPC逆变器/T型逆变器被称为三电平逆变器？？其实只要抓住一点，逆变器输出端相对于直流侧中性点的电位即可！相信仿真过的同学会发现，利用three phase VI measurement 测得的两电平逆变器和三电平逆变器的输出相电压分别为五电平和九电平，这是为什么呢？

直流侧的电压均设置为600V，得到的matlab/simulink仿真波形如下图：


分析
首先，在搞清楚这个问题之前，一定要清楚测的相电压指的是什么。来，咱们先分析两电平逆变器，三电平的推导类似：

一、对于两电平逆变器：

两电平逆变器测得的相电压为Uao，Ubo，Uco，而不是Uan，Ubn，Ucn！
推导过程：(上桥臂导通S=1,下桥臂S=0)

假设带三相对称负载，Uao+Ubo+Uco=0，


进一步可得到

接下来一步非常重要，可以看出Sx（x=a,b,c）组合共有2^3=8种状态，(0 0 0),(0 0 1),(0 1 0),(0 1 1),(1 0 0),(1 0 1),(1 1 0),(1 1 1)，以A相为例，输出的电平为：
2/3Udc，1/3Udc，0，-1/3Udc，-2/3Udc，输出相电压为五电平得证
假设直流侧电压为600V，相电压为：
400,200,0,-200,-400，与仿真的结果一致！

二、对于三电平逆变器：

按照两电平同样的计算方法，可以得到输出相电压：

Sx有三种(-1 0 1)，所以Sx(x=a,b,c)组合状态共有3^3=27种状态。通过带入值计算得到共有九种电平：
2/3Udc,1/2Udc,1/3Udc,1/6Udc,0,-1/6Udc,-1/3Udc,-1/2Udc,-2/3Udc，如果直流侧为600V，可得到九电平分别为：
400,300,200,100,0 -100，-200，-300,-400
与仿真的结果一致！
写在最后
本人现为研一小硕一枚，研究方向如上，欢迎大家与我交流讨论！