目前，基于IGBT的二极管钳位型三电平逆变器（风冷）在中压（2.3kV/3.3kV/4.16kV）大功率交流调速领域，如风机、泵、鼓风机、压缩机和输送带，得到了广泛的应用[103]。但是，由于大功率传动装置整流侧采用二极管不控整流桥，会引起电网电流的畸变。12脉波整流器配置是一种降低输入电流谐波的标准解决方案，如图1-16所示。有些制造厂商还可以提供18脉波和24脉波整流器来提高输入电流质量[21，22]。
图1-16 配有12脉波输入整流5电平二极管钳位型变换器
图1-17给出了一种5电平飞跨电容型变换器，整流前端采用18脉波整流，移相变压器二次侧电压之间移相20°，输入电流THD<1.55%[104]。
图1-17 配有18脉波输入整流5电平飞跨电容型变换器
图1-18给出了一种输出2.3kV、无回馈能力的7电平级联型H桥变换器。每相使用3个功率单元串联，且每个功率单元的整流前端采用三相二极管整流。根据Robicon公司给出的资料[42]，表1-3列出了不同电动机电压等级中每相所需的功率单元数。
表1-3 用于中压调速领域的级联型H桥变频器
图1-18 配有无回馈整流的7电平CHB(www.xing528.com)
多电平变换器标准应用之一的大型输送系统，并不一定需要很高的动态性能和控制要求。然而，对运行于再生模式的下坡输送系统而言，由于它需求的功率较高，电阻制动不仅效率非常低，还需要大型功率电阻和冷却系统。对于这一应用场合，背靠背式多电平变换器解决方案则具有非常多的优点，尽管这种变换器前期投入较高，但其四象限运行可以实现双向功率流动，不仅提高了整个系统的效率，输入功率因数也得到了控制。
对于大功率能量回馈型负载，在三电平二极管钳位型变换器的输入侧使用三电平有源前端（Active Front End，AFE）整流器已成为一种非常普遍的解决方案。该方案（见图1-19）可以实现电动机在制动时的能量回馈，同时能提高整流侧的功率因数，降低输入电流谐波含量。这种配有三电平AFE的传动装置适用于压膜机[105]、大功率下行输送带[106]和其他大功率能量回馈型负载。
参考文献[106]和[107]对这种能量回馈型下坡输送系统进行了分析。整个输送系统由三部分组成，距离跨度为12km，矿产品的升降高度为1.3km。每个输送系统由两个采用背靠背结构的三电平中点钳位型变换器组成，每个变换器为一台2.5MW的异步电动机供电，经两个变速箱，相应的电动机拖动输送带。通过12脉波整流变压器系统和SHE技术的应用，有效地消除了13次及以下谐波。图1-20给出了该系统的拓扑结构和输入电流波形。
图1-19 带有AFE的三电平变频器
图1-20 采用两台背靠背3L-NPC型变换器、一台12脉冲变 压器和SHE的能量回馈型下坡输送带系统
图1-21给出了一种能量回馈型级联H桥变换器拓扑结构示意图[108]。图中每个功率单元都包含一个带有源前端的变换器。这种有源前端采用三相PWM整流器，按照额定功率设计，实现电动机负载的能量回馈。该结构的缺点就是需要大量的功率器件。
图1-21 一种能量回馈型CHB变换器拓扑结构示意图
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