3.2 H桥级联的条件及级联的种类
为了便于读者对H桥级联叠加有一个清晰的了解，下面对H桥级联多电平逆变器的级联叠加条件和级联叠加的种类进行简单地介绍。
3.2.1 H桥级联叠加的条件
N个H桥基本功率单元，必须满足如下一些条件才能进行级联叠加。
①参与级联叠加的N个H桥基本功率单元，必须采用彼此独立的，没有直接电联系的直流电源。
②参与级联叠加的N个H桥基本功率单元（如2H桥）必须工作在正向导通、反向导通、正向旁路、反向旁路四种工作状态，如图3-1所示，以便于在任何输出电压电平时级联电路都能畅通。
图3-1 2H桥的4种工作状态
③参与级联叠加的N个H桥基本功率单元均能进行相同的SPWM控制，以便于输出SPWM多电平电压，并通过调制度
（式中，US为正弦调制波的电压幅值，UC为载波三角波的电压幅值）来调节正弦调制波的幅值，从而最终调节逆变器的输出电压。
④在参与级联叠加的N个H桥基本功率单元的SPWM控制中，载波三角波的初相位角必须依次超前相同的相位角α。SPWM控制的载波三角波有两种：一种是双极性载波三角波，如图3-2中的uC所示；另一种是单极性载波三角波，如图3-2中的u′C所示。由于u′C的频率比uC的频率大一倍，所以由2.2.1节可知单极性载波三角波的载波比
也应大一倍，m应减小一半，三角波的初相位角α′也应大一倍，即α′=2α，F′=2F，
。因此，对于双极性载波三角波SPWM控制而言，N个H桥基本功率单元载波三角波的初相位角依次超前α=π/N；而对于单极性载波三角波SPWM控制而言，其N个H桥基本功率单元载波三角波的初相位角则依次超前α′=2α=2π/N。
⑤不管是采用单极性SPWM控制，还是采用双极性SPWM控制，参与级联叠加的H桥基本功率单元的SPWM输出电压波形中的基波电压必须相同，以便于级联叠加，而基波的相位可以相同或相反。
图3-2 单极性载波三角波与双极性载波三角波的关系
3.2.2 H桥级联叠加的种类
常用的H桥（包括2H桥、钳位式三电平逆变器及3H桥）级联叠加的种类有以下7种。
① IGBT-2H桥的级联叠加。
② IGBT-3H桥的级联叠加。
③ IGBT-2H桥与IGBT-3H桥的混合级联叠加。
④不同开关器件、不同直流电源电压的2H桥混合级联叠加。
⑤不同开关器件、不同直流电源电压的2H桥与3H桥的混合级联叠加。
⑥三相半桥式SPWM两电平逆变器的串-并联级联叠加。
⑦开绕组电动机双端供电的级联叠加。
常用的H桥典型级联叠加方式如图3-3所示，其中图（a）为两个IGBT-2H桥的级联叠加；图（b）为IGBT-2H桥与GTO-2H桥的级联叠加；图（c）为IGBT-2H桥与GTO-3H桥的级联叠加；图（d）为两个IGBT-3H桥的级联叠加；图（e）为IGBT-2H桥与GTO钳位式三电平逆变器的串联级联叠加。
图3-3 常用的H桥典型级联叠加方式
本章后面将对一些常用的典型级联叠加方式进行介绍。