如圖1所示，級聯式高壓變頻器主回路輸入移相變壓器、功率單元、主控系統及電氣控制構成。電網輸入為三相10kV或6kV，經過移相變壓器變為n個低壓、獨立、移相二次繞組電源，依次接人功率單元模塊，經過整流、濾波和逆變輸出單相交流電源。若輸入為6kV，則每相由5個最大輸出電壓為759V的功率單元串聯而成，使輸出的相電壓最大值得到3795V，線電壓最大輸出為6572V，當變頻器帶滿載時，除掉變壓器壓降和功率單元壓降，則輸出大約為最大輸出的92％。移相變壓器電流多重化作用可以降低電網側電流諧波。5個二次繞組通過不同的聯結方式使它們之間的電流相位差為12。，在變壓器一次繞組側構成30脈波整流電路，理論上可以消除電網側29次以下諧波。采用功率單元串聯，不存在器件均壓的問題。每個功率單元承受全部輸出電流，但僅承受1／5的輸出相電壓和1／15的輸出功率。輸入功率數可達到0．95以上。這種主電路拓撲結構雖然使器件數量增加，但是由于IGBT驅動功率很低，且不必采用均壓電路、吸收電路和輸出濾波器，可使變頻器的效率高達96％以上。

    如圖2所示，功率單元是由4個低壓絕緣柵雙極晶體管(IGBT)構成的低壓PWM電壓型逆變器?？奢敵?,0，一1三種狀態電平；每相5個功率單元疊加，由于采用多重化SVPWM技術，可以產生11種不同的電平等級，可得到具有11級階梯電平的相電壓波形和21級階梯電平的線電壓波形。使得輸出波形接近正弦波，輸出諧波小。6kV每相5個單元級聯多電平變頻器電壓疊加原理(以其中一相如A相為例)如下圖所示：