Sử dụng các nguồn DC riêng, thích hợp sử dụng trong trường hợp nguồn DC có sẵn như acquy, pin. Cascade multilevel inverter gồm nhiều cầu nghịch lưu đầy đủ một pha nối tiếp nhau, và mỗi cầu nghịch lưu này sử dụng một nguồn áp DC độc lập. Thông thường nguồn DC này được lấy từ máy biến áp có nhiều cuộn dây thứ cấp độc lập, hoặc từ nhiều biến áp riêng biệt.
Hình 2.4. Nghịch lưu áp dạng cascade
Bằng cách kích đóng các linh kiện trong mỗi bộ nghịch lưu áp một pha, 3 mức điện áp ( U, 0, U) được tạo thành. Sự kết hợp hoạt động của n bộ nghịch lưu áp - trên một nhánh pha tải sẽ tạo nên n khả năng mức điện áp theo chiều âm (-U, -2U, - 3U,…, nU), n khả năng mức điện áp theo chiều dương (U, 2U, 3U,…, nU) và mức - điện áp 0. Như vậy, bộ nghịch lưu áp dạng cascade gồn n bộ nghịch lưu áp một pha trên mỗi nhánh sẽ tạo thành bộ nghịch lưu (2n+1) bậc.
Ngoài dạng mạch gồm các bộ nghịch lưu áp một pha, mạch nghịch lưu áp đa bậc còn có dạng ghép từ ngõ ra của bộ nghịch lưu áp ba pha. Cấu trúc này cho phép
giảm dv/dt và tần số đóng ngắt còn 1/3. Mạch cho phép sử dụng các cấu hình nghịch lưu áp ba pha chuẩn. Mạch nghịch lưu đạt được sự cân bằng điện áp các nguồn DC, không tồn tại dòng cân bằng giữa các module. Tuy nhiên, cấu tạo mạch đòi hỏi sử dụng các biến áp ngõ ra.
Các đặc điểm của biến tần đa bậc dạng cascaded inverter:
• Dạng biến tần này là không cần thêm diode hay tụ điện như biến tần đa bậc dạng diode_clamped, tuy nhiên số bậc điện áp ngõ ra cũng tương tự.
• Số bậc điện áp có thể tăng lên dể dàng bằng cách mắc nối tiếp thêm cầu nghịch lưu vào.
• Biến tần dạng cascade lại cần nhiều nguồn dc độc lập trên mỗi bộ nghịch lưu, trong khi dạng diode_clamped thì có thể chỉ cần một nguồn dc.
Để cân bằng công suất các nguồn dc thì có thể sử dụng các nguồn dc trong chu kỳ. Việc này làm cho tần số đóng cắt các linh kiện bán dẫn trong sơ đồ cũng cân bằng.