從20 世紀(jì)80
年代以來，現(xiàn)代電力電子技術(shù)開始向高頻，高效（低開關(guān)損耗），高功率因數(shù)，高功率密度（組合集成化）及高壓大功率方向迅速發(fā)展。以gto、bjt、mosfet為代表的自關(guān)斷器件得到長足的發(fā)展，尤其是以igbt為代表的雙極型復(fù)合器件的驚人發(fā)展，使得電力電子器件正沿著大容量、高頻、易驅(qū)動、低損耗、智能模塊化的方向前進(jìn)。伴隨著電力電子器件的飛速發(fā)展，大功率逆變器及交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也日趨高性能化。傳統(tǒng)的大功率逆變電路有：普通三相逆變器、降壓普通變頻升壓電路、交交變頻電路和變壓器耦合的多脈沖逆變器。以上的大功率逆變電路研究比較成熟，但在實現(xiàn)大功率流傳動的同時，在性能上沒有什么突破，且裝置復(fù)雜，制作成本高，控制方式可靠低，并且對電網(wǎng)污染嚴(yán)重，功率因數(shù)低，無功損耗大，須附加諧波治理裝置，設(shè)備成本成倍增加。因此，近10
年來一些新型多電平電壓源型變頻器吸引了許多學(xué)者的注意，多電平技術(shù)成為高壓變頻方向重要的研究課題。隨著以高壓igbt、igct為代表的性能優(yōu)異的復(fù)合器件的快速發(fā)展，和相應(yīng)的各種pwm
控制算法的不斷深入研究，使多電平結(jié)構(gòu)得以逐步走向應(yīng)用化，電力電子技術(shù)在高壓大容量電能變換及高品質(zhì)控制方面的應(yīng)用得到了極大的拓展。其應(yīng)用領(lǐng)域包括交直流能量轉(zhuǎn)換、高壓大容量交流電動機變頻調(diào)速、電能質(zhì)量綜合治理等。多電平電路最早由日本學(xué)者提出，稱為中點箝位式（npc）逆變器，它的出現(xiàn)為高壓大容量電壓型逆變器的研制開辟了一條新思路。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過多年的研究發(fā)展出4
種主要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：二極管箝位式和電容箝位式，帶分離直流電源的串聯(lián)式和三相逆變器串聯(lián)式結(jié)構(gòu)。這4
種結(jié)構(gòu)與普通兩電平逆變器相比具有以下優(yōu)點。
（1）更適合大容量、高壓的場合。
（2）可產(chǎn)生m
層階梯形輸出電壓，理論上提高電平數(shù)可接近純正弦波形，諧波含量很小。
（3）電磁干擾（emi）問題大大減輕，因為開關(guān)器件一次動作的dv/dt
通常只有傳統(tǒng)雙電平的1/（m-1）。
（4）效率高。消除同樣諧波，兩電平采用pwm控制法開關(guān)頻率高、損耗大，而多電平逆變器可用較低頻率進(jìn)行開關(guān)動作，開關(guān)頻率低、損耗小，效率提高。
除去上面共同的優(yōu)點之外，這幾種多電平拓?fù)溆捎陔娐诽卣鞲饔欣?，可根?jù)需要選擇適合的場合使用。
（1）二極管箝位式和電容箝位式由于存在均壓問題，比較適合應(yīng)用于無功調(diào)節(jié)，而在有功傳遞，如電動機調(diào)速方面控制較難，需要實施額外的算法。
（2）在輸入變壓器成本允許的前提下，串聯(lián)型結(jié)構(gòu)以較低耐壓器件實現(xiàn)高壓大容量，由于電平數(shù)可以很多，網(wǎng)側(cè)和輸出側(cè)諧波很低，若采用四象限整流，并與交流傳動領(lǐng)域的應(yīng)用將很是樂觀。
（3）可實現(xiàn)電壓自平衡的多電平系統(tǒng)不需要大容量的變壓器，結(jié)構(gòu)緊湊，功率因數(shù)高，無電磁干擾，損耗低，在多電平逆變器領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。
高壓變頻器的未來發(fā)展態(tài)勢。交流變頻調(diào)速技術(shù)是強弱電混合，機電一體化的綜合技術(shù)，既要處理巨大的電能的轉(zhuǎn)換（整流、逆變），又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它必定會分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題，后者要解決的是軟硬件控制問題。因此，未來高壓變頻調(diào)速技術(shù)也將在這兩方面得到發(fā)展，其主要表現(xiàn)為：
（1）高壓變頻器將朝著大功率，小型化，輕型化的方向發(fā)展。
（2）高壓變頻器將向著直接器件高壓和多重疊加（器件串聯(lián)和單元串聯(lián)）兩個方向發(fā)展。
（3）更高電壓、更大電流的新型電力半導(dǎo)體器件將應(yīng)用在高壓變頻器中。
（4）現(xiàn)階段，igbt、igct、sgct
仍將扮演著主要的角色，scr、gto
將會退出變頻器市場。
（5）無速度傳感器的矢量控制，磁通控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等技術(shù)的應(yīng)用將趨于成熟。
（6）全面實現(xiàn)數(shù)字化的自動化，參數(shù)自設(shè)定技術(shù)；過程自優(yōu)化技術(shù)；故障自診斷技術(shù)。
（7）應(yīng)用32
位mcu、dsp 及asic 等器件，實現(xiàn)變頻器的高精度，多功能控制。
（8）相關(guān)配套行業(yè)正朝著專業(yè)化，規(guī)模化發(fā)展，社會分工將更加明顯。