5.4.1 三电平逆变器（NPC逆变器）
首先，考虑变换电路中开关器件的耐压。图5.43所示为由电压型逆变器SDA-5组成的电动机驱动的情况，当然，为SDA安装了吸收电路。
逆变器动作时，各个桥路的中点电位在E1和0电压值间进行切换，因此，对各桥臂Q施加的最大电压为E1。可是，需要注意在桥臂开关时由于各种原因而发生的浪涌电压，例如由反并联二极管少数载流子存储效应引起的浪涌电压（参考2.2.2节），或者开关器件的电流被切断时由电路电感引起的浪涌电压等。该浪涌（异常）电压一般容许达到电源电压E1的2倍，为了绝对不能超过上述电压值而设计的吸收电路需要并联连接在各个桥臂上。因此，SDA就是指必须含有这些吸收电路的装置，于是SDA中各个开关器件的耐压有必要以直流电源电压的2倍为基准进行选择。
图5.43 由电压型逆变器（带有吸收电路）组成的电动机驱动电路举例
开关器件的耐压不断与时俱进，更高耐压的器件一直在开发中。另一方面，也在开发新的变换电路，使得即使使用低耐压开关器件也能承受更高电源电压的变换电路得到了发展。作为一个例子，回顾一下20世纪90年代中交流电动机驱动电车的技术革新的过程。城市内JR（Japan Railway）的动车组由1500V供电，因此交流电动机驱动所用的开关器件一定是3000V等级，在只有1200V等级IG- BT的那个时代，只能使用昂贵且不太好用的GTO来构成逆变器，所以交流驱动的时机迟迟没有到来。然而，此后开发了如图5.44所示的三电平桥式变换器SDA-6，以其构成的三电平逆变器中开关器件所需的耐压可以减半。另一方面，1700V等级的沟槽型IGBT被开发，其后，基于IGBT逆变器的动车电动机交流驱动迅速普及开来，这是直流驱动动车组消失的主要原因。
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图5.44 NPC（三电平）逆变器的电路构成
三电平逆变器中各桥路的上下桥臂由两个串联的开关器件（此时为IGBT+反并联二极管）构成，其中间点通过其他的二极管连接到分压电容的中点NP（Neutral Point）。该二极管的功能是，对上半部分电路来说，阻止上面开关器件的中间点电位下降到E1/2以下，原因在于中间点电位低于E1/2时，二极管导通，会从分压电容流出电流来维持其电位。这个二极管被称为钳位二极管（clamping diode），这是由SDA-6和分压电容构成的逆变器被称为NPC（Neutral Point Clamping）逆变器的由来。此种状态下，若考虑由于各种原因导致的浪涌电压，则各开关器件的耐压为E1也就足够了。
其次，考虑三电平逆变器的动作。以a相为例，其桥路4个开关器件的开关关系见表5.2，+Qa1和-Qa1，以及+Qa2和-Qa2分别作为一组互补动作，其结果是各个桥路中点分别可以输出E1、E1/2和0三种电压。
表5.2 三电平逆变器a相桥路开关器件的开关序列
顺便说一下，适用于更高电源电压的装置经常是技术人员的追求目标，于是将2个以上多段分压电容堆积起来，按照同样的原理试图构成的逆变器就是所谓的多电平逆变器。