两电平电压型三相逆变器是现在应用最广泛的电机驱动用变换器，其基本拓扑如图3-1所示。其中，U_dc为直流母线电压，一般由二极管不控整流经过电容滤波得到，也可以由与三相逆变器拓扑完全一致的电压型三相整流器经过电容滤波得到，其主要作用是为逆变器提供恒定的直流母线电压。六个全控型开关器件构成三相逆变器的主电路，由于电机负载为感性，为了适应感性电流的续流，全控开关器件上并联了续流二极管。

三相电压型逆变器的基本工作方式为180°导通，即每个桥臂的导通角度为180°，同相的上下两个桥臂交替导通，三相之间导通起始角度互差120°。在任意瞬间有三个桥臂导通，可以是上面两个桥臂和下面一个桥臂，也可以是上面一个桥臂和下面两个桥臂。假设三相负载对称且中心点为O，直流电源的假想中性点为O′，下面对逆变器三相ABC输出电压进行分析。

以A相为例，当上桥臂导通时，A相输出和假想直流电源中点O′之间的电压为U_AO′=U_dc/2，反之，下桥臂导通时有U_AO′=-U_dc/2。因此，U_AO′是以U_dc/2为幅值的矩形波，类似可以得到U_BO′和U_CO′的电压输出波形，相比U_AO′相位上分别差了120°和240°，如图3-2a～图3-2c所示。

图3-1 两电平三相电压型逆变器拓扑

图3-2 两电平三相电压型逆变器180°导通输出电压波形图

假设负载中心点O和假想直流电源中点O′之间的电压为U_OO′，可以得到三相负载输出电压为

假设三相负载对称，即U_AO+U_BO+U_CO=0，则由式（3-1）各式相加可得

U_OO′=（U_AO′+U_BO′+U_CO′）/3 （3-2）进一步把式（3-2）代入式（3-1），可得(www.daowen.com)

相应的逆变器三相线电压可表示为

根据式（3-1）～式（3-4）可得逆变器三相输出相电压和线电压波形如图3-2所示。其中，相电压每隔60°状态变化一次，形成所谓的“六阶梯波”，其阶梯高度为±U_dc/3和±2U_dc/3。进一步对相电压通过傅里叶级数进行分析，可得A相的相电压输出表达式为

可见相电压中不包括三的倍数次谐波，其基波幅值和有效值分别为2U_dc/π=0.637U_dc和，相电压的有效值为。输出线电压U_AB用傅里叶级数展开分析可得

由式（3-6）可见线电压与相电压的谐波成分相同，都不包含三的倍数次谐波。线电压的基波幅值和有效值分别为和，线电压的有效值为。

采用上述180°导通模式时，为了防止同一相的上下两个桥臂发生直通而引起直流电源短路，实际中要采取“先断后通”的方法，即必须保证需要关断的器件可靠关断后，经过一个死区时间再给需要导通的器件开通信号，在死区时间内该相负载电流由续流二极管提供通路。

180°导通模式在给定直流母线电源时可以得到最大的电压利用率，在电力机车等需要高速弱磁的领域得到了广泛应用，但由于输出电压为矩形波，含有较多的低次谐波，电压的谐波畸变率（Total Harmonic Distortion，THD）较大，带电机负载时会使得功率因数降低、损耗和电机转矩脉动增加，低频时转矩脉动严重甚至不能正常工作。在实际应用中，很多电力电子负载需要逆变电路输出的电压、电流、幅值、频率和相位都得到灵活有效的控制，为此需要采用脉冲宽度调制（PWM）来实现调压、调频和减少谐波的效果，其典型代表是3.2.2节讲述的空间矢量调制技术。