Cấu trúc ngh ch l u a b c d ng Cascade xu t hiện lần đầu vào năm 1975, sử ị ư đ ậ ạ ấ dụng nguồn DC riêng, gồm nhiều bộ nghịch lưu cầu một pha mắc nối tiếp.
Cascade multilevel inverter gồm nhiều cầu nghịch lưu y đầ đủ một pha n i ố tiếp nhau, và mỗi cầu ngh ch l u này s dụị ư ử ng m t ngu n áp DC ộ ồ độc lập. Thông thường nguồn DC này được lấ ừy t máy bi n áp có nhi u cu n dây th cấế ề ộ ứ p độc l p, ậ hoặc từ nhiều biến áp riêng biệt.Sử dụng các ngu n DC riêng, thích h p s dụng ồ ợ ử trong trường hợp nguồn DC có sẵn ví dụ dưới dạng c quy, battery. ắ
Hình 2.11. Nghịch lư đu a bậc dạng Cascade a b c + + + + + + - - - - - - C1 C1 C1 C1 C1 C1
Hình 2.12. Nghịch lưu 5 bậc dạng Cascade
Bằng cách kích óng các linh ki n trong m i b ngh ch l u áp m t pha, 3 đ ệ ỗ ộ ị ư ộ mức đ ện áp (-U, 0, U) được tạo thành. Sự kết hợp hoạt động của n bộ nghịch lưu áp i trên một nhánh pha tải sẽ ạ t o nên n khả ă n ng mứ đ ệc i n áp theo chi u âm (-U, -2U, -ề 3U, ..., -nU), n khả năng m c i n áp theo chiều dương (U, 2U, 3U, ..., nU) và mức ứ đ ệ đ ệi n áp 0. Nh v y, bộ nghư ậ ịch lưu áp dạng cascade gồm n bộ nghịch lưu áp một pha trên mỗi nhánh sẽ tạo thành b ngh ch l u (2n+1) b c. T n s óng ng t trong mỗi ộ ị ư ậ ầ ố đ ắ modul của dạng mạch này có thể giả đm i n lần và dv/dt c ng gi m i nh vậ Đ ệũ ả đ ư y. i n áp trên áp đặt lên các linh kiện giả đm i 0,57n lần.Cho phép sử ụ d ng linh kiện IGBT đ ệi n áp th p. ấ
Ngoài dạng mạch gồm các b ngh ch l u áp m t pha, m ch ngh ch l u a ộ ị ư ộ ạ ị ư đ bậc Cascade còn có dạng ghép từ ngõ ra của các bộ nghịch lưu áp 3 pha (hình 2.13). 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 đ ện áp các nguồn DC, không tồn tại dòng cân bằng giữa các module. Tuy i nhiên, cấu tạo mạch òi hỏi sử ụđ d ng các máy bi n áp ngõ ra. ế
+- - + Va0 Vdc Vdc
Hình 2.13. Nghịch lư đu a bậc Cascade dạng ghép các bộ nghịch lưu áp 3 pha Các đặc đ ểi m c a b ngh ch l u a b c d ng cascaded inverter: ủ ộ ị ư đ ậ ạ
- Dạng b nghộ ịch lưu này là không cần thêm đ ối t hay tụ đ ệ i n như ộ b nghịch lưu đa b c d ng Diode_clamped, tuy nhiên số ậ đ ệậ ạ b c i n áp ngõ ra cũng tương tự.
- Số bậ đ ệc i n áp có th tăng lên dễể dàng bằng cách mắc nối tiếp thêm cầu nghịch lưu vào.
- Bộ nghịch lưu 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 su t cho các nguồn DC thì có thể tuần hoàn sử dụng các ấ nguồn DC trong chu kỳ. Việc này làm cho tần số đ óng cắt các linh kiện bán d n ẫ trong sơ đồ cũng cân b ng. ằ