根據開關器件不同的導通方式,多電平逆變器的輸出有3種基本狀態。分別為正狀態、零狀態、負狀態。正狀態是多電平逆變器輸出的脈衝電壓方向與諧振電流方向相同,對諧振電流起到增強作用;零狀態是多電平逆變器輸出脈衝電壓為零,諧振電路形成迴路,諧振電流僅受負載影響;負狀態是多電平逆變器輸出的脈衝電壓方向與諧振電流方向相反,使得諧振電流減弱。同一狀態,諧振電流的方向不同相應的多電平逆變器的輸出電平方向也要隨之改變,開關器件對應不同的導通方式。在諧振電流的過零點切換開關器件的狀態,以使得開關損耗為零,且開關頻率與串聯諧振頻率始終保持相同。
零狀態時。多電平逆變器的基本4個開關器件輪流導通兩個上橋臂或兩個下橋臂,考慮到開關器件的使用壽命,不易一直導通兩個上橋臂或兩個下橋臂。如果開關器件反並聯快速二極體,也可根據諧振電流的方向導通基本4個開關器件中的一個,利用相應的一個快速二極體替代與之並聯的開關器件導通形成迴路。
對於負狀態,若多電平逆變器中的開關器件都反並聯了快速二極體,可關閉所有的開關器件,任由諧振電路根據自身能量選擇導通的快速二極體形成通路,此種控制方法簡單。但是n種負狀態無法確定控制。若要控制負狀態,必須透過導通開關器件的方式,對於不同的諧振電流方向,某個負狀態導通的開關器件是不同的。
對於單向多電平逆變器。只有一側增加了開關器件,以增加輸入的電平數量,對於兩個方向的諧振電流。控制開關器件導通時只能透過“互補”的方式。基本的4個開關器件為s1h、s2h、s1l、s2l,s1h和s2h組成一個橋臂。s1l和s2l組成一個橋臂,s1h和s1l為兩個上橋臂。在前側增加開關器件s3、s4、s5、…、s(n+1),輸入的電平數為n,以h點流向l點為諧振電流正方向,對於…t(1≤t≤n…1)狀態,增加的輸入電平為…ui(n+2…t),諧振電流為負時,開關器件st和s2l導通,或開關器件st和s2l反並聯的快速二極體d2l導通,向諧振電路輸出…ui(n+2…t)電平,而諧振電流為正時,無法透過開關器件st的導通來輸出…ui(n+2…t)電平,開關器件st和s1l導通,或開關器件st和s1l反並聯的快速二極體d1l導通,向諧振電路輸出ui(n+2…t)…uin電平,因此,對於諧振電流為正的…t狀態,必須導通與開關器件st互補的那個開關器件sn+4…t,並同時導通開關器件s1l或與s1l反並聯的快速二極體d1l,向諧振電路輸出ui(t…2)…uin電平,若要效果相同,電平ui(t…2)與ui(n+2…t)必須互補,即兩者之和為uin,對於每種負狀態都可以採用“互補”的導通方式,要求各狀態輸入的電平具有等差的線性關係,即ui2=2ui1、ui3=3ui1、ui4=4ui1、…、uin=nui1。對於後側的單向多電平逆變器,控制負狀態,也透過“互補”的導通方式。
對於雙向多電平逆變器,在兩側對稱增加開關器件,前側增加s3h、s4h、s5h、…、s(n+1)h,後側增加s3l、s4l、s5l、…、s(n+1)l,對於…t(1≤t≤n…1)狀態,增加的輸入電平為ui(n+2…t),sth和stl輸入的電平都為ui(n+2…t),諧振電流為負時,開關器件sth和s2l導通,或開關器件sth和s2l反並聯的快速二極體d2l導通,向諧振電路輸出…ui(n+2…t)電平,諧振電流為正時,開關器件stl和s2h導通,或開關器件stl和s2h反並聯的快速二極體d2h導通,向諧振電路輸出…ui(n+2…t)電平。對於雙向的多電平逆變器