Một nghịch lưu đa cấp nối tầng được tạo thành từ một loạt cỏc bộ biến đổi cầu một pha (thường gọi là cầu chữ H), mỗi cầu cú một nguồn DC riờng biệt. Nghịch lưu này cú thể tạo ra dạng súng điện ỏp gần như hỡnh sin từ một số nguồn DC, cú thể được lấy từ pin mặt trời, pin nhiờn liệu, tụ điện, từ chỉnh lưu với mỏy biến ỏp cú nhiều cuộn thứ cấp. Hỡnh 2.10 cho thấy cấu trỳc của một pha của một nghịch lưu M-cấp dựng cầu chữ H nối tầng. Mỗi cầu chữ H cú thể tạo ra ba cấp điện
ỏp khỏc nhau trờn đầu ra + Vdc, 0 và -Vdc bằng cỏch kết nối cỏc nguồn DC với đầu ra AC bằng bốn trạng thỏi đúng cắt cú thể của bốn van bỏn dẫn. Tất cả cỏc nguồn DC cú thể cú giỏ trị bằng nhau hoặc khỏc nhau theo một quy luật nhất định.
Điện ỏp đầu ra của nghịch lưu M-cấp là tổng của tất cả cỏc giỏ trị đầu ra của cỏc mạch cầu. Nếu tất cả cỏc nguồn DC cú giỏ trị bằng nhau thỡ với M mức trờn dạng súng điện ỏp đầu ra cú một mức khụng là chung khi tất cả cỏc cầu H đều cho đầu ra khụng, vậy trong nửa chu kỳ sẽ cú số mức là (M-1)/2, chớnh là số cầu H thành phần. Như vậy số mức chỉ cú thể là số lẻ, vớ dụ 3 mức (chỉ gồm một cầu H, N=1), 5 mức (2 cầu H, N=2), 7 mức (3 cầu H, N=3), … Sơ đồ 7 mức, gồm 3 cầu H cho trờn hỡnh 2.10. Dạng điện ỏp trờn đầu ra Van = Va1 + Va2 + Va3, cho trờn hỡnh 2.12. Trờn hỡnh 2.12 thể hiện mỗi cầu H chỉ cho ra điện ỏp dạng chữ nhật một cực tớnh trong mỗi nửa chu kỳ. Phương phỏp điều chế để điện ỏp ra trong mỗi nửa chu kỳ chỉ cú một cực tớnh gọi là điều khiển theo kiểu dịch pha (phase shift), trong đú mỗi nhỏnh nửa cầu được điều khiển bởi hệ thống răng cưa cú cựng biờn độ nhưng dịch pha so với nhau. Phương phỏp điều chế này sẽ được mụ tả sau đõy.
E
E
E Z
t
Bằng cỏch sử dụng cỏc nguồn DC cú giỏ trị khỏc nhau cú thể tạo ra nhiều cấp điện ỏp ở đầu ra bằng cỏc phương phỏp điều khiển phự hợp. Mặc dự dưới đõy sẽ chỉ xột trường hợp nghịch lưu với cỏc nguồn DC bằng nhau ta cũng cần một phõn tớch ngắn về trường hợp cỏc nguồn DC cú thể cú giỏ trị khỏc nhau. Vớ dụ sơ đồ nối cấp gồm hai cầu chữ H với mức điện ỏp một chiều gấp đụi nhau: Vcd1 = E, Vdc2 = 2E. Khi đú chỉ với 2 cầu chữ H cỏc mức điện ỏp cú thể tạo ra như thể hiện trong bảng dưới đõy:
Bảng 2. 5. Cỏc mức điện của nghịch lưu đa mức với 2 cầu, điện ỏp một chiều khỏc nhau Udc,1= E, Udc,2=2E
Va1 Va2 Van = Va1+Va2 Mức
+E +2E +3E 1
0 +2E +2E 2
-E, (+E) +2E, (0) +1E 3
0 0 0 4
-E, (+E) 0, (-2E) -E 5
0 -2E -2E 6
-E -2E -3E 7
Như vậy sơ đồ cú thể tạo ra 7 mức điện ỏp, so với chỉ tạo ra được 5 mức nếu cỏc nguồn DC bằng nhau. Trờn bảng cũng chỉ ra ở mức điện ỏp +E và –E cú hai khả năng được tạo ra (tương ứng mức điện ỏp của mỗi cầu để trong ngoặc). Cỏc khả năng dư thừa này cú thể được sử dụng để hiệu chỉnh điện ỏp Vdc trờn mỗi cầu H.