为了获得三电平，每一相的四组开关（IGBT/Diode）只能有相邻的两组开关同时导通，即T_x1-T_x2，T_x2-T_x3，或者T_x3-T_x4。用字母P，O和N表示三组开关的状态。开关状态如表1所示。为了尽可能地减小开关损耗，一次开关状态的改变只允许一个开关进行动作，即P↔O和O↔N。开关T_x1和开关T_x3状态为互补关系，开关T_x2和开关T_x4状态为互补关系，要避免出现多个开关同时导通现象，否则会发生短路，烧毁元器件。

三电平NPC逆变器的工作状态是指开关状态和负载电流，由于拓扑结构的对称性，本文只分析P→O开关状态。根据负载电流的方向不同，又可以分为i_ph>0和i_ph<0两种情况。

为了更清晰、明确的进行分析，先做如下假设：

①所有器件均为理想器件，不考虑死区时间和中点电压不平衡问题；

②开关状态改变时，i_ph电流方向不改变。

当i_ph>0时，状态P→O的换流示意图如图2中（a）和（b）。

P状态时，开关T_x1和T_x2导通，T_x3和T_x4关断。电流i_ph流过T_x1和T_x2的两个IGBT。输出端相对于中点V_az的电压为v_dc/2。

O状态时，开关T_x2和T_x3导通，T_x1和T_x4关断。由于开关T_x1突然关断，电流i_ph从T_x1的IGBT强制换流到钳位二极管D_x5，仍然通过T_x2的IGBT流到输出端。此时V_az电压为0。

当i_ph<0时，状态P→O的换流示意图如图3中（a）和（b）。

P状态时，开关T_x1和T_x2导通，T_x3和T_x4关断。电流i_ph流过和的两个二极管。输出端相对于中点V_az的电压为v_dc/2。

O状态时，开关T_x2和T_x3导通，T_x1和T_x4关断。由于开关T_x1突然关断，T_x1的二极管承受反向压降不能导通，电流i_ph从T_x1的二极管强制换流到钳位二极管D_x6。

此时电压V_az为0。

三电平NPC 逆变器其他工况下的工作原理，均可以用上述方法分析，此处不再一一赘述 。