Με τον όρο αντιστροφείς πολλαπλών επιπέδων εννοούμε τις τοπολογίες αντιστροφέων όπου η έξοδος λαμβάνει περισσότερες από δύο στάθμες, όπως για παράδειγμα τις τιμές Vin/2 , 0, -Vin/2 για αντιστροφείς τριών επιπέδων. Αυτό επιτυγχάνεται με την κατάλληλη συνδεσμολογία πυκνωτών στην είσοδο για τη δημιουργία των παραπάνω δυναμικών και με τη σωστή συνδεσμολογία διακοπτικών στοιχείων.
Οι αντιστροφείς πολλαπλών επιπέδων βρίσκουν εφαρμογή κατά κύριο λόγο στη μετατροπή υψηλών τάσεων συνεχούς ρεύματος (High Voltage Direct Current, HVDC), δικτύων αντιστροφής τάσης. Το σημαντικό χαρακτηριστικό τους είναι η περιορισμένη αρμονική παραμόρφωση της τάσης σε σχέση με τους αντιστροφείς δύο επιπέδων, μειώνοντας έτσι την ανάγκη για χρήση ογκοδών και υψηλού κόστους φίλτρων.
Η σημασία τους στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) καθιστά τους αντιστροφείς πολλαπλών επιπέδων άξιους προς μελέτη. Για τοn λόγο αυτόn, σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη, ο σχεδιασμός, η προσομοίωση και η κατασκευή ενός τριφασικού αντιστροφέα τριών επιπέδων.
Ο προτεινόμενος σχεδιασμός στην παρούσα εργασία εφαρμόζεται για μεταφορά ισχύος σε τριφασικό και μονοφασικό ωμικό φορτίο και για τον έλεγχο μίας τριφασικής επαγωγικής μηχανής. Μετρήσεις λήφθηκαν και για την περίπτωση έγχυσης τρίτης αρμονικής, η οποία παρουσιάζει το πλεονέκτημα της παραγωγής ακόμη υψηλότερων τάσεων εξόδου.
Η διάταξη για τη μεταφορά ισχύος σε ωμικό φορτίο αποτελείται από την τροφοδοσία συνεχούς ρεύματος, τον αντιστροφέα, ο οποίος είναι τριφασικά ή μονοφασικά συνδεδεμένος στο φορτίο ανάλογα την πειραματική διαδικασία, το φορτίο και το σύστημα παραγωγής των παλμών ελέγχου του αντιστροφέα. Το σύστημα αυτό είναι η πλατφόρμα dSPACE, όπου σε συνδυασμό με το λογισμικό πακέτο Matlab παράγουν τους κατάλληλους παλμούς.
Για την περίπτωση του κλειστού βρόχου ελέγχου της μηχανικής ισχύος χρησιμοποιήθηκε η παραπάνω τριφασική διάταξη, με τη διαφορά ότι αντί του ωμικού φορτίου χρησιμοποιήθηκε επαγωγικός κινητήρας ο οποίος ήταν συνδεδεμένος μηχανικά με μία γεννήτρια συνεχούς ρεύματος για τη δημιουργία μηχανικού φορτίου στον άξονα του κινητήρα. Οι μετρήσεις ταχύτητας και ισχύος εισήλθαν ως είσοδοι στο σύστημα μέσω της πλατφόρμας dSPACE, όπου σε συνεργασία με το λογισμικό Simulink υλοποιήθηκε ο βρόχος ελέγχου.