图2-12 为串联 H 桥多电平主电路变换器示意图。每相串联单元数为 m，则输出相电压波形所含电平数为 (2m+1)。设每个 H 桥开关函数为 H_k（k=1,2,…,m），开关状态为 S1、S2、S3、S4，则输出电压 U_ok 与它们的关系可用表2-1 表示。

图2-12 级联型多电平变换电路

S1、S4 为“1”表示功率开关 S1、S4 开通，输出电压 U_ok=+U_dc；S1、S4 为“0”表示其关断，输出电压 U_ok=-U_dc；S1、S4 开关状态不一致时输出电压 U_ok=0。

表2-1 H 桥开关函数、开关状态和输出电压之间的关系

由表2-1 可得单个 H 桥输出电压 U_ok 与输入电流 I_ink（流过直流母线的电流）用下式表示：U_ok=H_k×U_dc；I_ink=H_k×I_o；I_o=I_pk×sin(ωt+φ)　　(2-1)。式中，φ 为功率因数角，I_o 为输出电流，I_pk 为输出电流峰值，k 为第 k 号 H 桥单元。

这种结构相对传统中点钳位逆变电路具有以下优点：①直流侧采用相互分离的直流电源，不存在电压均衡问题；②结构简单清晰、控制方法相对简单，可分别对每级进行 PWM 控制；③无需钳位二极管或钳位电容，易于封装与模块化，单元模块化为实际安装、使用、故障维护提供很大便利，H 桥出现故障时可将其旁路、余下单元继续工作；④不存在中间直流电压中性点偏移问题。