导言
空间矢量脉宽调制（SVM）技能是现在广泛运用的一种开关调制战略，具有线性调制规模宽，输出谐波小，易于数字完成等长处。空间矢量调制本质上是一种规矩采样的脉宽调制，采样频率决议其输出的谐波质量。因为大功率器材（如GT0等）的开关频率遍及较低，因而约束了SVM技能在大功率电力电子设备中的运用。错时采样SVM（STS—SVM）技能是一种高质量的新式开关调制技能。能够在较低的开关频率下完成较高的等效开关频率的作用，具有杰出的谐波特性，因而能够适用于大功率电力电子设备的运用场合中中。
多电平变流器因为避免了变压器或电抗器的运用，因而在大功率电力电子设备的开展上有更好的远景。级联型多电平变流器在各种多电平变流器中具有运用元器材最少，直流侧均压简单完成，易于模块化规划和调试等长处。因而，将STS—SVM技能运用于级联型多电平变流器中就能够更充分地发挥两者的优势。
1、 STS—SVM在级联型多电平变流器中的完成
级联型多电平变流器选用若干个低压PWM变流单元直接级联办法完成高压输出。由m个变流器单元级联而成的多电平变流器的电平数为（2m+1）。
级联型多电平变流器具有下述特色：
1）运用的元器材最少，简单完成电平数较高的输出；
2）每个变流器单元的结构相同，便于模块化规划和封装；
3）因为各变流器单元之间相对独立，所以能够较简单地引进软开关操控；
4）直流侧的均压比较简单完成；
5）各变流器单元的作业负荷共同。
STS—SVM技能是SVM技能与多重化、多电平技能的有机结合。它既能够运用于组合变流器中，也能够运用在级联型多电平变流器中。它一起具有了SVM技能和组合相移SPWM技能的优越性。其调制原理简言之便是将各变流器单元的采样时刻错开。
关于如图1所示的N级三相级联型多电平变流器，对每个变流器单元的左右桥臂别离进行相同起伏调制比，频率调制比下的SVM操控，并使左右桥臂的采样时刻彼此错开△t，△t=T／2 （1）
式中：T为开关周期。
这便是桥内STS—SVM的操控办法。
变流器各单元之间则选用桥间STS—SVM操控，相邻两个变流器单元同侧桥臂的采样时刻彼此错开△t桥间
△t桥间=Ts/2N （2）
选用这种操控办法，当起伏调制比M，足够高时，每个变流器单元的电压输出为三电平。N级三相级联多电平变流器的相电压输出为2N+1电平。
由此可见，选用STS—SVM技能后，实践输出的电压波形相当于一切桥臂调制信号的代数和。因而，N级级联型多电平STS—SVM变流器的等效开关频率进步了2N倍，亦即实践的采样点数目进步了2N倍，与惯例SVM技能比较各进步了N倍，从而使电压空间矢量的轨道更接近于圆形，下降了输出谐波，改进了输出波形。
需求留意，该定论的条件是有足够高的起伏凋制比Mr，因而切当地说，N级三相级联多电平变流器的相电压输出最高为2N+1电平。当Mr小于某临界值时，因为各桥臂的输出脉冲都比较窄，有或许彼此错开而无法叠加出应有的电平数。以单级多电平变流器为例，当Mr》0．5时，相电压为三电平，线电压为五电平；当Mr《0 5时，相电压为二电平而线电压为三电平。
起伏调制比Mr与输出电压电平数的详细联系限于篇幅不再赘述。
2、 STS—SVM与其他调制办法在三相级联型多电平变流器中的技能特色比较
在级联型多电平变流器上除了选用STS—SVM操控办法外，常用的调制办法还有：
1）依据定次谐波消除技能（SHE）的阶梯波脉宽调制；
2）载波相移SPWM；
3）多电平SVM技能。
与依据SHE的阶梯波脉宽调制技能比较，STS—SVM技能消除和按捺谐波的才能不受输出电平数的约束，能够方便地完成实时操控，能够运用在对体系有快速反应要求的场合中。
与级联型载波相移SPWM多电平变流器比较较，级联型STS—SVM多电平变流器具有以下长处：
（1）直流电压利用率进步15％，假如选用不接连开关调制方法，器材的开关损耗可下降33% ；
（2）STS—SVM依照盯梢圆形旋转磁场来直接完成对电流（磁场）的操控，因而在电机运用等场合更有优势。
多电平SVM技能是惯例SVM技能在空间上的拓宽运用。这种调制技能存在的缺乏在于：
（1）空间电压矢量的数目跟着电平数的增加以立方级数敏捷扩展，其算法也就越来越杂乱，有鉴于此，现在对多电平SVM技能的研讨一般在五电平以下；
（2）多电平SVM下开关器材的负荷不均衡也是一个严峻的问题，现在还没有较为老练的解决方案。
与多电平SVM技能比较较，STS—SVM技能是对各桥臂别离进行调制，并不直接操控总的输出的电压矢量。在调制过程中，只须确保各桥臂调制信号自身的对称性和均衡性，就能确保总的开关负荷的均衡性和总输出波形的对称性。在对应于同一电压矢量的不同开关状况的挑选上完全是主动的。比较于多电平SVM技能，STS—SVM具有等效开关频率高、输出低次偕波成分少、开关负荷均衡等长处。
3 、试验验证
关于前述的级联型多电平变流器STS—SVM技能，进行了验证试验。
试验主电路结构如图2所示，这是三相级联型STS—SVM多电平变流器的最简方法。其级联数N=l，因而桥内左右桥臂的采样时刻错开△t=T8／2［如式（1）所示］。
逆变部分选用三个单相全桥结构，主开关器材选用IR公司的MOSFET管IRF7460，输出按Y型联接直接与三相鼠笼式电机相连。操控算法主要由ADI出产的电机专用DSP芯片ADMCF328完成。
试验中变频器选用转速开环，恒压频比的操控办法。试验电机的额外线电压有效值为100 V，额外额率50Hz，SVM的频率调制比K取21，到达额外时的起伏调制比取O.8。
依据以上的电路规划和参数设置，对试验样机进行了空载试验。
试验中到达额外频率（50Hz）时，变频器的输出线电压波形如图3所示。
额外状况下起伏凋制比M，为0．8，因而输出线电压的电平数应为五电平，与前面的剖析相共同。
对图3所示波形进行谐波剖析得到其频谱如图4所示。
由图4可见，次数最低的谐波群出现在42（2K=2×21=42）次谐波邻近，也与前述级联型多电平STS—SVM变流器的特性相吻合。
额外频率下的电机定子电流波形如图5所示。
变频器的初始作业频率为10Hz，此刻的变频器输出线电压波形如图6所示。
依据V／f曲线，此刻的起伏调制比为O．28，因而输出线电压应为三电平，也与前面的剖析相吻合。此刻定子电流波形如图7所示。
4、 结语
STS—SVM技能是一种高质量的新式开关调制技能，是SVM技能与多重化、多电平技能的有机结合。试验成果证明，级联型STS—SVM变流器能够在较低开关频率下完成较高的等效开关频率，其输出波形谐波特性好，正弦度高，开关频率低，作业对称，可直接衔接负载而不需增加滤波器，因而，在大功率电力电子运用场合有杰出的远景。
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