Internati o nal  Journal of P o wer Elect roni cs an Drive  S y ste m  (I JPE D S)  Vol .   4 ,  No . 2,  J une   2 0 1 4 ,  pp . 22 3~ 23 2   I S SN : 208 8-8 6 9 4           2 23     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJPEDS  Simulation Investigation of SPWM,  THIPWM and SVPWM  T e chniques for   Thr e e Phase  V o ltage Sour ce Inverter       Z u lkifil ie  Bin  Ibra him, Md. Lito n Hossa in,  Isma d Bin  B u gis, Nik Mu n a ji Nik Mah a di,  Ahmad  S h ukri  Abu  H a sim    Department o f  P o wer Electronics  and Driv e,  Facu lt y of  El ec tric al   Engine ering,  Un iversiti  T e knika l  Mala ysi a  Me lak a ,   Me la ka,  Malay s ia       Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received  Ja n 21, 2014  Rev i sed   Mar  20 , 20 14  Accepte d Apr 3, 2014      Pulse width mod u lation (PWM) techniqu e is  one of the vital issues for power   electronic circu i t contro l. A nu mber  of Pulse  width modulation (PWM)   techn i ques ar e increasing l y  app l ied in  ma n y  new industrial app lications th at  require super i or performance. Th e most  widely  applied PWM technique for   three-ph ase vo ltage source  inv e rter are Sine Pulse Width  Modulation   (SPWM), Third  Harmonic Injection  Pulse Width Modulation  (THIPWM)   and Space Vect or Pulse W i dth  Modulation (SVPW M ).   SPW M  is the m o st   simple modulation techniqu e that can  realize easily   in analog circuit.    However, it has  some drawbacks such  as high er total harmonic distortion   (THD), lower switching frequ ency  a nd not capable in over  modulation  region. THIPWM and SVPWM both pr ovide bett er THD com p ared to   SPWM. SVPWM shows lower  THD in ove r modulation  region  and in h i g h   frequency   application compared to  THIP W M .  Thes e thre e te chniques  a r e   discussed, analyzed and compar ed in  terms of  modulation index, switchin g   frequency  and inverter  input voltag e   in this  paper.  The modeling an d   simulation for all PWM techniqu es have been done b y  using  MATLAB/S I MULINK and Ori g in 6.1 .  F r om  th e sim u lat i on res u lts, SVPW shows the best performance  and m eet IEEE 519 standard  of current  harmonics lev e l.  Keyword:  SP W M   THIP W M   SVP W M   THD    Copyright ©  201 4 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r Zu lk ifilie Bin   Ib rah i m ,   Ass o ciate Professor,  Depa rt m e nt  of  Po wer  El ect ro ni cs a n d  D r i v e,    Facu lty of Electrical Eng i n eerin g ,   Un iv ersiti Tekn ik al Malaysia Melak a H a ng   Tu ah  Jay a , 761 00   Du r i an  Tun g g a l, Melak a , Malaysia.  Em a il: d r zu lk ifilie@u te m . ed u.my       1.   INTRODUCTION  Pul s W i dt h M o d u l a t i on t e c hni que  pr od uc es ac out p u t  v o l t a ge w h ere t h e i n p u t  of t h e  i nvert er i s  dc   vol t a ge . It  i s   achi e ve d by  adj u st i n g t h e d u t y  rat i o  of t h e i nvert er c o m ponent s. It  gi ves t h e best  resul t s   co m p ared  t o  an y o t h e r ex tern al con t ro l tech n i q u e s [1 ].   Ou tpu t  wav e form  q u a lity, syst e m  lo ss and  efficien cy  have  bee n   dire ctly affected  by these techniques  [2].   nu mb er of Pu lse  wid t h  m o du latio n (PWM) techn i q u es  are use d  t o   o b t a i n  t h e va ri at i on  of  o u t p ut  v o l t a ge an fre que ncy .  S P W M ,  THI P W M   and  SV P W M   are m o st   attractiv e co n t ro l PW M tech n i q u e s in  the real wo rl d   [3 ]-[5 ] . SPWM is th e si mp lest p opu lar  co n t ro tech no log y  wh ich  is  u s ed   wid e ly in  the in v e rters  [2 ]. Bu t it h a s some d r awb a ck s su ch  as  po or ou tpu t   wave form  quality, weak m odulation a b ility  on active  powe r and rea c tive  powe r,  very  narrow linea r ra nge ,   h i gh er to tal h a rm o n i c d i sto r tio n  (THD) an d lo wer effec tive u tilizatio n  o f  DC v a lu e [2 ], [6 ]. THIPWM is  widely  used s upe rior  performance com p ared t o  SPW M  i n   res p ect   of  re duce d  ha r m oni c cur r ent  ri p p l e ,   opt i m i zed swi t c hi ng  se que n ce an d i n c r ea sed  v o l t a ge  tran sfer ratio s [7 ].  SVPW M provides  t h e highest   ach iev a b l e fu nd am en tal o u t pu t vo ltag e   with lo wer h a rm o n ic d i sto r tion   o f  th e ou tpu t  cu rren t, gr eat  fl exib ilit to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S    Vo l. 4 ,  No . 2 ,   Jun e  2 014    22 –  23 22 4 optimise switching waveform  an d are  wel l  s u i t e d f o r h a r d wa r e  im pl em ent a t i on  [ 8 ] ,  [ 9 ] .   In  SVP W M  m e t hods a   rev o l v i n g  re fe rence  v o l t a ge  vect o r  i s   pr ovi ded  as  vol t a ge re fere nce  as a re pl ace m e nt  of t h ree  p h ase   m odul at i ng w a ves. T h e m a gni t u de an d f r eq ue ncy  of t h e fu n d am ent a l  co m pone nt  i n  t h e l i n e si de are  cont rol l e d  by   t h e m a gni t ude  an fre q u enc y , res p ect i v el y, of  t h r e f e r e n ce  v ector . The stud y of   SVPW M   rev eals t h at  u tilizes DC bu s vo ltag e  m o re effectiv ely wh en co m p ared wit h  SPW M .  SVPW M and  THIPW M   can  obviously  reduce t h e c u rrent ha rm onic c o m pone nt, c o m p aring wit h   SP W M ; the  voltage utilization ca be  rai s ed  by   1 5 . 5 % [ 10] .  S V P W M  i s   pr o b ab l y  t h e best  am on g al l  t h e P W M  t ech ni q u e s  f o r  va ri abl e   f r eq ue ncy   dri v e ap pl i cat i o n  [ 11] . B eca use  of i t s  s u pe ri or  pe rf orm a nce chara c t e ri st i c s, i t  has  bee n  fi ndi ng  wi de sprea d   application in recent yea r  [12].  These  three differ e n t PWM techniques are  discus s e d a nd a n alyz ed the   per f o r m a nce.      2.   GENER A T H EOR Y  OF DIFFE RENT PULS E-WIDTH MODUL A TION TECHNIQUES    2. 1.   Basic Principl e of Sin u soid al Pulse width   Modulation   Si ne  pul se  wi dt h m o d u l a t i on i s  t h si m p lest  P W M  t ech ni q u e a nd  is v e r y  p opu lar   i n   indu str i al   ap p lication s .   A l o w f r e que n c y  si ne wa vef o rm  of  desi re d f r eq ue ncy  i s  com p ared  wi t h  t h hi g h   fre que nc y   carrier t r iangul ar wa ve.  Wh en  th e i n stan taneo u s v a l u o f   th e triang le wav e  is lesser th an th at of t h e sin e   wav e , th PWM o u t p u t  si g n al is in  h i gh  l e v e l (1 ). Ot h e rwise it is tu rned  in t o  th e l o w lev e (0). Th e lev e l   swi t c hi n g  e dge  i s  pr od uce d  at  every  m o m e nt  of t h e si ne  wav e  i n t e rsect s wi t h  t h e t r i a ng ul ar  wave . T h e rat i o   o f   m odulating si gnal am plitude and c a rrier  signal am plit ude is called  m odulation in dex t h at controls the  am pl i t ude o f  t h e ap pl i e out put   vol t a ge . T hus t h e di ffe re nt  t r i ppi n g  p o s i t i ons res u l t  i n  vari a b l e  d u t y  cy cl e of  th e ou tpu t   waveform . The  pul ses so  p r od uce d are  gi ven  t o  t h e i n ve rt er c o n t rol s     2. 2.   Basic Principl e of Third-har m onic -in j ecti o n Pulse wid t Modulation   Th e sinu so i d al  PW M is u n a ble to  fu lly u tili ze th e DC b u s  su pp ly v o ltage an d  THD is also  h i gh er.  So,  t h e t h i r d h a rm oni c i n ject i o n  p u l s wi dt h  m odul at i on  (T HIP W M )  t ech ni q u was  dev e l ope d t o  i n c r e a se t h e   in v e r t er   p e rfo rman ce. Ph uong   H u e Tran [8] co n s i d er a  wav e fo r m  co m p r i sin g  of  a fund am en tal co mp on en t   wi t h  t h e  acc um ul at i on  o f  a t r i p l e -f re que ncy  t e rm     s in s in 3          ( 1 )     Whe r      an d A  i s  a param e t e r t o  be  o p t i m i zed w h i l e  kee p i n g t h e m a xim u m  am pl i t ude o f  y  (t un de r   uni t y . S o l v i n g   equat i o ( 1 ),  t h e re qui re wa v e fo rm  i s     s in 1/6 s in 3           (2 )     All trip le h a rmo n i cs  p a ss th ro ugh zero at the s values  of  . If  we sub s titu te th e v a l u es of   / 3   i n  ( 2 ) ,  t h e n   we  have  a m a xim u m  am p l i t ude o f    =  3 /2  at these a n gles.  It  i s  pro b abl e  t o  i n crease t h am pl i t ude of t h e m odul at i ng  wave f o rm  by  a fact or o f  K so  t h at  t h e ful l   out put   v o l t a ge  ran g of  t h e i n vert er  i s  a g ai use d If  t h e m odul at i n wav e f o rm  i s  exp r ess e d as:     sin 1 /6 sin 3          (3 )     Th e v ital  factor, K for  p e ak  v a lu e of u n ity sh ou l d   satisfy  t h limit.      2 / 3            (4 )     In ject i n one  si xt of t h e t h i r d ha rm oni c com pone nt  t o  t h f u n d am ent a l  com pone nt  gi ves t h e   fo llowing  m o du latin g   wav e form s fo r t h e three-ph ase:      2 /√3sin 1 /6 sin 3         ( 5 )      2 / 3 s i n  1/6 s in 3        ( 6 )      2 / 3 s i n  1/6 s in 3        ( 7 )     The  ge nerating PW M tec h nique is t h e sam e  as SPWM.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4       S i mu la tion  In vestig a tion  o f   SPWM, THIPWM  and  S VPW M Tech n i q u e fo r Th ree… (Zu l kifilie Bin  Ibra h i m)  22 5 2. 3.   Basic Principl e of Space  Vec t or  Pulse width Mod u lation   Space  Vect or  PW M is a  s p e c ial switching schem e  of  the six  powe r transistors  of a  three  phase   po we r c o n v e r t e r.  A t h ree - p h a se v o l t a ge  so urce  P W M  i n v e rt er m odel  i s   sho w n i n  Fi gu re  1.  S1  t o  S 6   are t h e   six  po wer switch e s of th e i n verter th at shape th e ou tpu t  wav e fo rm W h en  an   up p e r tran sistor is switch e d   on,  i . e. S 1 ,  S 3   or  S 5  i s  1 ,  t h e  c o r r e sp on di n g  l o w e r t r a n si st o r  i s   swi t c he of f,  i . e. S 2 ,  S 4   or  S 6  i s   0.  He nce,  t h on  and  o f f  st at es o f  t h e  u p p er t r an si st ors  S1 , S 3  a n d  S 5  ca be  u s ed t o  c ont r o l  t h out put   wa ve fo rm  [12] .           Figure 1.  Thre e-phase vo l t a g e  so urce  P W M  I nve rt er       The  rel a t i ons h i p bet w een  t h e swi t c hi ng  v a ri abl e        and   th e lin e-t o -line vo ltag e   v e cto r       i s  gi ven  as  fol l ows:         1 10 01 1 1 0 1           (8 )     The rel a t i o ns hi p bet w een t h e swi t c hi n g  va ri abl e        and the phase voltage  vector   is  calcu lated  from   th e fo llo wi ng  eq u a tion :       2 1 1 12 1 1 1 2           (9 )     For eac h s w itching c o m b ination a  voltage  s p ace vect or  ca n be  c o nstructe d using below  e q uation:                  (1 0)     Accord ing  to  eq u a tion s  stated ab ov e th e ei gh t switch i n g   vecto r s,  ou tpu t  lin e to  n e u t ral  v o ltag e  and   lin e-to -li n v o l tag e s in term s o f  DC-li n k V 0  to   V 7  are  gi ve n  i n  Ta bl 1.        Tabl 1.  Swi t c hi n g   Vect o r s,  Phase  V o l t a ges  an Out put   Li ne t o  Li ne  V o l t a ges i n  t e rm s o f  V d c   Voltage  Vectors   Switching vector L i ne to neutr a l vol tages  Line to line voltages  A B  V an  V b n  V cn  V ab  V b c  V ca   V 0   0 0  0 0 0  V 1  1  2/3   - 1 /3  - 1 /3  - 1   V 2  1  1/3   1/3   - 2 /3  - 1   V 3   - 1 /3 2/3  - 1 /3  - 1   V 4  0  - 2 /3  1/3   1/3   - 1   V 5  0  - 1 /3  - 1 /3  2/3   - 1   V 6   1/3  - 2 /3 1/3   - 1   V 7   0 0  0 0 0      The switc hing diagram  shown in Figure 2 is achie ve d when these s p ace  vectors are  plotted on a set   of real and im a g ina r y axes. T h e switchi ng s p ace vectors di vide the axe s  into 6 e qua lly sized sectors .  The two  nul l  vect ors  V 7  (0 00 ) an d V 8  (111) are located at the origin. The  ob jectiv e o f  SVPWM  is to estimate a  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S    Vo l. 4 ,  No . 2 ,   Jun e  2 014    22 –  23 22 6 refe rence s p ac e vector V s o mewhere  w ith i n  th e tran scribed  circle u s i n g a co m b in atio n o f  th e ei gh t switch i ng  vectors.       Fig u re  2 .  Determin atio n  of t h e switch i n g  sequ en ces in th e t h ree ph ase i n verter       In this m odula tion technique  the three  pha se  qua n tities can be trans f orm e d to their e q uivalent two- p h a se q u a n tity eith er in  sy n c hro nou sly ro tatin g  fram e  (o r) statio n a ry fram e  b y   Clark e  equ a tio n. The  tran sform a t i o n   o f  two   p h a se qu an tity is rep r esen ted as  [13 ]    1 0 √ √           (1 1)     From  t h ese t w o - p h ase c o m p o n e n t s , t h r e fere nce  vect o r  m a gni t ude c a n be  f o u n d  a nd  use d  f o r   m odul at i ng t h e  i nve rt er  o u t p u t . The  m a gni t ude  of  t h refe re nce  vol t a g e   ve ct or i s :        .            (1 2)     Whe r e M i  i s  t h e m odul at i o n  i nde x.  T h e a ngl e,   i s   defi ned  i n  t r i g on om et ri c fu nct i o n as:      t a n             (1 3)     The o p erat i o n sect or n u m b er,   f o a n y  gi ve n refe rence   vect o r i s  gi ve n by  [ 14] :      /  1           (1 4)     The  d w el l i ng t i m e  can be  e v al uat e usi n g  t h e  eq uat i o n s  [ 1 2] :     √              ( 1 5 )     √               ( 1 6 )                 ( 1 7 )     Wh ere Ts is th e switch i ng   period  and   Vdc is th e inv e rter in pu t vo ltag e . Calcu l atio n   of switch i ng  time fo each sect or is  s h own in table  2.2      3.   MO DELIN G  OF CO NTRO TECH N IQ UES   The s w i t c hi n g   si gnal  ge ne rat i on m odel  f o r S P W M ,  T H I P WM  and S V P W M  are sh ow n i n  Fi g u re  3,  4   and 5 res p ectively. The s w itching  dela y s  an d t h e  f o r w ar dr o p  o f  t h po wer  swi t c hes  a n d  t h dea d  t i m e of t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4       S i mu la tion  In vestig a tion  o f   SPWM, THIPWM  and  S VPW M Tech n i q u e fo r Th ree… (Zu l kifilie Bin  Ibra h i m)  22 7 i nve rt er a r e al l  i g n o r ed  i n  t h e s e m odel i ng.   M y  pr op ose d   H-B r i d ge i n ve rt er t o p o l o gy  r e qui res si x s w i t c hi ng   devi ces , si ngl e  DC   so urce   of   22 0 V ;  t h ree  p h a se R L -l oad  o f  5 0  a n 20mH in eac phas e. T h fundamental  fre que ncy  i s   5 0 Hz  .       Tabl 2.  Swi t c hi n g  Ti m e  C a lcul at i on  at  Eac h  Sect or   Sector   Switching  Ti m e   Upper  switches (S1,  S3,  S5)  L o wer  Switches (S2,  S4,  S6)  Ta   Tb   Tc   T 1 +T 2 +T 0/ 2   T 2 +T 0/ T 0/ 2   T 0/ T 1 +T 0/ T 1 +T 2 +T 0/ 2   Ta   Tb   Tc   T 1 +T 0/ T 1 +T 2 +T 0/ 2   T 0/ 2   T 2 +T 0/ T 0/ T 1 +T 2 +T 0/ 2   Ta   Tb   Tc   T 0/ T 1 +T 2 +T 0/ 2   T 2 +T 0/ 2   T 1 +T 2 +T 0/ 2   T 0/ T 1 +T 0/ 2   Ta   Tb   Tc   T 0/ T 1 +T 0/ T 1 +T 2 +T 0/ 2   T 1 +T 2 +T 0/ 2   T 2 +T 0/ T 0/ 2   Ta   Tb   Tc   T 2 +T 0/ T 0/ T 1 +T 2 +T 0/ 2   T 1 +T 0/ T 1 +T 2 +T 0/ 2   T 0/ 2   Ta   Tb   Tc   T 1 +T 2 +T 0/ 2   T 0/ T 1 +T 0/ 2   T 0/ T 1 +T 2 +T 0/ 2   T 2 +T 0/ 2             Fi gu re  3.  S w i t c hi n g  si gnal   ge n e rat i o n  m odel  f o r   SP W M   Fi gu re  4.  S w i t c hi n g  si gnal   ge n e rat i o n  m odel  f o r   THIP W M         Fi gu re  5.  S w i t c hi n g  si gnal   ge n e rat i o n  m odel  f o r  SV P W M       4.   RESULT AND DIS C USSI ON  Three - P h ase  m odulating signals a r e ge ne rated wh ich a r e displaced  from  each other for  SP W M ,   TH IPW M  and SV PW M ar sh own  in   Figur e 6, 7  and  8   respectively. T h eir three    phase  out put c u rre nt  wave f o rm are  sh ow i n  Fi g u re 9, 1 0   a nd 11 res p ec tivel y. THD m easurem ent of   the corres ponding three   p h a se ou t p u t  cu rr en tsar e show n in   Figu r e   12 13  an d 14   resp ectiv ely wher e th e sw itch i n g  fr equ e n c y is f i x e t o  4K Hz. T H I P W M  sh o w s t h e re duce d  TH D by  6. 6 7 % c o m p ared t o  SP WM  an d he nc e THIP WM  i s  bet t e r   th an  SPW M.   S V PW M sh ow s  th r e du ce d TH by  0. 1 8 % com p are d   t o  TH IP W M  a nd  he nce S V P W M  i s   b e tter th an THIPW M . Th ou tpu t  lin e-li n e   v o ltag e s are sh own  in Fi g u re 15 , 16  and   17   respectiv ely. THD  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S    Vo l. 4 ,  No . 2 ,   Jun e  2 014    22 –  23 22 8 m easurem ent  of t h e co rres p on di n g   out put   l i n e-l i n e v o l t a gesare  sh o w n i n  Fi g u r e 1 8 1 9  an 20  res p e c t i v el y .   SV PW M shows th e r e du ced  TH D   b y  16 .4% th an  SPW M  and 1 8 . 5 1% t h an TH IP WM Hence S V P W M  sho w th e b e tter p e rform a n ce i.e b e tter  q u a lity o f   o u tp u t   wav e fo rm  th an  an o t h e rs.            Fi gu re  6.  Th re e p h ase m o d u l a t i ng si gnal   f o r  SP W M   Fi gu re  7.  Th re e p h ase m o d u l a t i ng si gnal   f o r   THIP W M         Fi gu re  8.  Th re e p h ase m o d u l a t i ng si gnal   f o r  SV P W M             Figure 9.  Thre phase output cu rr en t fo r  SPW M   Fig u r e  10 .   Three  phase output  current for T H IPWM         Figure  11. T h ree phase  ou tput  current for SVPW M       0 500 100 0 1500 20 00 -1 -0. 5 0 0. 5 1 Ti m e  ( m s ) V o l t age (V ) 0 0. 5 1 1. 5 2 -1 -0. 5 0 0. 5 1 Ti m e  ( s ) V o l t age (V ) 0 0. 5 1 1. 5 2 -1 -0 . 5 0 0. 5 1 Tim e  ( s ) Vo l t a g e  ( V ) 0 500 1 000 150 0 20 00 -2 -1 0 1 2 Ti m e  ( m s ) C u rre n t  ( A ) 0 0. 5 1 1. 5 2 -2 -1 0 1 2 C u rren t ( A ) Tim e  (s ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4       S i mu la tion  In vestig a tion  o f   SPWM, THIPWM  and  S VPW M Tech n i q u e fo r Th ree… (Zu l kifilie Bin  Ibra h i m)  22 9       Figure  12. C u rrent T H D m e a s urem ent for  SPW M   Fi gu re  1 3 . C u r r ent T H D m e asurem ent f o T H IP WM           Figure  14. C u rrent T H m e a s urem ent for  SVPW M             Fi gu re 1 5 . O u t put  Li ne- L i n e vol t a ge   f o r   SP WM   Fi gu re 1 6 . O u t put  Li ne- L i n e vol t a ge   f o r   T H IP W M           Fi gu re 1 7 . O u t put  Li ne- L i n e vol t a ge   f o r   S V P W M       0 50 0 100 0 15 00 200 0 -200 -100 0 10 0 20 0 Ti m e  ( m s ) V o l t age  ( V ) 0 0. 5 1 1.5 2 - 200 - 100 0 100 200 Ti m e  ( s ) Vo l t a g e  ( V ) 0 0. 5 1 1. 5 2 - 200 - 100 0 100 200 Ti m e  ( s ) Vo l t a g e  ( V ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S    Vo l. 4 ,  No . 2 ,   Jun e  2 014    22 –  23 23 0       Figu re  1 8 V o ltage T H D m easurem ent fo SP WM   Figu re  1 9 V o ltage T H D m easurem ent fo r T H IP WM           Figure  20.  Voltage T H D m eas urem ent for  SVPW M       In t h i s  sect i o n,  o u t p ut  pe rf o r m a nce i s  anal i zed i n  t e rm s of  m odul at i on i n di ces, s w i t c hi n g   fre que nci e s   and i n ve rt er i n put  v o l t a ge . V a ri at i on o f  T H D wi t h  m odul at i on i n di ces are sh ow n i n  Fi gu re 2 1  an 2 2 . T h cur r ent  T H D i s  co nt i n u o u sl y  decrea sed  u p   t o  m odul at i on  i nde 1 f o r  SP WM  b u t  i t  sh o w s i n c r easi n nat u re   exceedi ng m odulation index 1. He nce ,  SP WM is not  s u itable in ove m odulation re gion. T H IP WM and  SV PW b o t h sho w   b e tter THD  co m p ar ed  t o  SPW M. Th THD is con tin uously d ecr eased up  to   m odul at i o n index  1.15   f o r  SVPW M an d  it sho w s t h e low e st  THD  th an  o t her s H e n ce  SVPW M can  ru in  ov er   m odul at i on  re gi o n   but   o v er  m odul at i on i s  l i m i t e d up t o  m odul at i o i nde 1. 15  be cause T H D i n creases   exceedi ng m o dulation index  1.15.Variatio ns of T HDs  with switching freque ncies are s hown in Fi gure 23 and  24 . T h TH D i s  co nt i n uo usl y   decrease d  u p  t o  s w i t c hi n g   fre que ncy   4K Hz  f o r  SP WM  a n i t  sho w u n e x p ect ed   results e x cee ding 4KHz.  He nce, SPWM is  not capa b le  i n  h i gh s w i t c hi ng  a ppl i cat i o n. T H IP W M  an SV P W M   bot h sh o w  co n t i nuo us  red u ct i on  of T H D u p   t o  1 5 K H z b u t  t h ey  sh ow i n cr easi ng  beh a vi o r  excee di n g  1 5 KHz .   Hence ,  they are applicable up to 15 KHz . Va ri at i on o f  TH D s  wi t h  i nve rt er  i n p u t  vol t a ges are sh ow n i n  F i gu re   25 a n 26 . T H D rem a i n s co n s t a nt  wi t h  t h vari at i o n o f  i n vert er  i n put   vo l t a ge  fo r S P WM  and  TH IP W M . The   cu rr en t THD  i s  con tin uou sly d ecr eased up   to  220 V   bu t increased excee ding t h is val u and voltage T HD i s   pr o p o r t i onal  t o  i n p u t  vol t a g e  for S V P W M .  Hence, t h e opt i m i zed m odul at i on i n dex i s  1. 1 5 , opt i m i zed   sw itch i ng   f r e qu en cy is 15K Hz and   o p tim ize d  inv e r t er  input v o ltag e  is  2 20V             Fi gu re  2 1 Vari at i on  of  C u rre n t  TH D wi t h  M I   Fig u re 22 . Vari atio n  o f   Vo ltage  THD with   M I       0. 6 0 .8 1 . 0 1 . 2 1. 4 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 T    H    D     (  %    ) M odula t io n Ind e x  SP W M  T H IPW M  S VPW M 0 . 60 . 8 1 . 01 . 2 1 . 4 40 50 60 70 80 90 10 0 11 0 12 0 T   H   D   (  %    ) M o dul ation Index  SP W M  THI P W M  SVPW M Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4       S i mu la tion  In vestig a tion  o f   SPWM, THIPWM  and  S VPW M Tech n i q u e fo r Th ree… (Zu l kifilie Bin  Ibra h i m)  23 1       Fi gu re  2 3 Vari at i on  of  C u rre n t  TH D wi t h  S w i t c hi ng  Fre que ncy   Fig u re 24 . Vari atio n  o f   Vo ltage  THD with  Switch i ng   Fre que ncy             Fi gu re  2 5 Vari at i on  of  C u rre n t  TH D wi t h  I n put   Vo ltag e   Fi gu re 2 6 . Vari at i on of   V o l t a g e   TH D wi t h  In put   Vo ltag e       5.   CO NCL USI O N   In  th is p a p e r, th e co m p arative  analysis of SPW M , T H IPWM and  SVPWM for a three phase voltage   sou r ce i n ve rt er i s  per f o rm ed an d t h ei p e rf orm a nce ha s been  p r esen t e d i n  t e rm of m odul at i o n  i nde x ,   swi t c hi n g  f r eq uency  an d i n v e rt er i n p u t  v o l t a ge. F r om   th si m u latio n  resu lts, SPW M  can n o t  cap ab le in  o v er  m odul at i on re gi o n  an d i n   hi gh s w i t c hi ng  f r eq ue ncy  ap pl i cat i on. T H I P WM  an d S V P W M  b o t h  s h o w  bet t e THD up  t o   15 KHz. THD  re m a in s con s tan t  with th v a riatio n   o f  inv e rter inpu t vo ltag e   for SPWM and  THIPW M . T h e current T H D is continuo usl y  decrease d  u p  t o  22 0 V  an d v o l t a ge TH D i s  pr o p o r t i onal  t o  i npu t   vol t a ge  f o r  S V P W M .  It  ca be co ncl ude d t h at  S V P W M  gi ves e n ha nced  f u n d am ent a l  o u t p ut  wi t h  bet t e r   q u a lity i.e. lesser THD co m p ared th an   o t h e rs.       ACKNOWLE DGE M ENTS  This work is s u pporte d  by  powe r electroni cs and  driv e lab o ratory, Faculty o f  Electrical en g i n e ering   (FKE),  Un iv ersiti Tek n i k a Malaysia Me l a k a We wo u l d  lik e to  th ank  all th e research  st u d e n t o f  th Labo ratory for  h e lp ing   u s  in  so lv ing  m a n y  critical p r ob lem s .       REFERE NC ES   [1]   Rohit Seth i, Pa nkaj,  NitishBans a l.  Sim u lation  a nd com p arison  of spwm  and svpwm  control for  thre e phase  R- load.   Internation a l Journal of  Research in  Engin e ering  &  Applied  Scien ces 2012; 2(2).   [2]   Chun y a n ,  Zang, Zhenjiang, Pei, Junjia , He, Tin g , Guo, Jing,  Zh u, Wei, Sun.  R e s earch on th e ap plic ation of CP S - SPWM technolo g y  in  cascaded  m u ltilevel inv e rt er.  International Conference on  El ectrica l  Mach ines and System s 2009: 1-4.  [3]   Bowes SR,  Hol liday  D.  Optimal Regular-Sam pled PWM Inv e rter Contro l Techniqu es.  IEEE Transactions on  Industrial Electronics . 2007 ; 54( 3): 1547-1559.    [4]   Colak I, Bay i nd ir R, Kabalci E.  A modified harmonic mitigat ion analysis us ing Third Harmonic I n jection PWM in  a  multile ve l in vert e r control . 14th   International Po wer Electron i cs  and  Motion Con t rol Conference.  2010; T2-215- T2- 220.   [5]   Mudlapur A, Raju A, Rao U.  Evaluat ion of di fferent PWM t e chniques fo r two level in vert e r in grid connect ed   WECS.  In tern ational Conf eren ce on Advan ces in   Computing, Co mmunications  and Informatics .   2013; 1753-175 8.    [6]   P r achi S  Dharm a dhikar i , Gaur av  N Goyal .  Anal ys is  & Hardwar e  Im plem entat i o n  Of Three-P h as e Voltag e  S ourc e   Inverter In terna tional  Journal o f  Engin eering  Research  &   Technology . 2013; 2(5 ) : 2209-2218.    0 5 10 15 20 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 T    H    D     (  %     ) Sw itching Frequency  (K H z )  SP W M  THIPW M  SV PW M 0246 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 64 66 68 70 72 74 T   H   D    (  %   ) Sw itchin g Freq uency   (K H z )  SPW M  THI P W M  SVPW M 10 0 1 5 0 20 0 2 5 0 30 0 4 6 8 10 12 14 16 T   H    D   (  %    ) Inverter Input V o l t age   PW M  THI P W M  SV PW M 10 0 1 50 2 0 0 250 30 0 30 40 50 60 70 80 90 T   H   D    ( %   ) Inv e r t er  Inpu t  V o lt a g e  ( V )  SP W M  THIPW M  SV PW M Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S    Vo l. 4 ,  No . 2 ,   Jun e  2 014    22 –  23 23 2 [7]   M Trzy n a dlows k i, S Legowski.  Minimum- loss  vect or PWM strateg y  for  three-p h ase inver t ers.  I EEE T r ans. Pow e Ele c tron . 1994;  9: 26–34.    [8]   Phuong Hue Tran. Matlab/simuli nk implementation and an aly s is  of three pulse-width-m odulation ( p wm) techniques.  A thesis submitt ed in partial  fu l llment o f  the  requirements fo r the degree of  Master of Scie nce in E l e c trica l   Engineering , Boise State Univ ers i ty . 2012.    [9]   S a ravanan  M ,  N a ndakum ar R,  Veerab al aji G .  Eff ectu a l S V P W M   Techn i ques  and   Im plem entation   of F P GA Bas e Induction  Motor  Drive.   International Journal of  Reco n figurable  and Embedded  S y stems . 2012; 1( 1): 11~18.  [10]   T u ny a s rirut S,  Srila d S,  Suksri T .   Comparison  power quality   of the volta g e  source inv e rter ty pe SVPWM and  SPWM techniqu e for  induction  motor drive.  SIC E  Annua l Conference . 2008 ; 241- 246.    [11]   ToleSutikno , NikRumziNikIdris, Au zaniJidin, MohdHattaJopri.FPGA  Base d Optimized Discon tinuous SVPWM  Algorithm  for Three P h as e VS I in AC Drives International  Journal of Powe r Electronics and Drive System . 2013;  3(2): 228~240.  [12]   P Ramana, B  Santhosh Kumar,  Dr K A lice  M a r y ,  Dr M  S u r y aK alav athi . Com p arison of var i ous pwm techniques  for   field oriented co ntrol vsi fed pmsm drive.  International Journal of Advanced Rese a r ch in Electrical , Electronics and   Instrumentation Engineering . 20 13; 2(7): 2928-2 936.    [13]   Nazle e  AM , Ham i d NH, Huss in F A , Ali NBZ. S p ace Vec t or P W M  for  P M SM s i m u lation us ing M a tlab S i m u li nk.   IEEE Asia  Pacific Con f erence o n  Circuits  and S y stems . 2010; 11 27-1130.    [14]   Trabe l s i  M ,  Ben - Brahim  L,  Yok o y am a T,  Kawamura A,  Kurosawa R, Yo shino  T. An  improved  SVPWM method   for m u ltileve l i nverters.  15 th I n ternational  Po wer Electronics  and Motion Control Conference . 2012; LS5c.1 -1- LS 5c.1-7.       BIOGRAP HI ES  OF AUTH ORS          Dr. Z u lkifilie B i n Ibrahim  received B. Sc.  in E l ectr i cal En g i neering from  Universiti T e knologi  Malay s ia in 198 9 and PhD Degree from Liverpo o l John Moores  University , UK, in 1999. Since  1990, he h a s b een with  the S t andards and  In dus trial R e sear ch Institut e  (SIRIM Berhad),  Selangor, Malaysia. Curren t ly  h e  is working as  D ean and  an Associate Professor in Universiti  Teknik a l Malaysia Melak a . His  current r e sear ch  inter e sts include motor control, embedded  s y stem  design , fuzzy  logic  con t rol, biometrics  appl ications and  power electron ics and  drive  control.    M d .  Liton Hossain  was born i n  Bangladesh, i n  1989. He received Ba chelor  of Science in   Electrical and  Electronic Eng i neering  in 201 2 from Khulna University  of   Engineering  Techno log y , Bangladesh. He is  currently  work i ng as a post graduate student  in Faculty  of   Ele c tri cal  Eng i n eering  of Unive r siti T e knik a l M a la ysi a  Mel a ka .  His curren t  r e search  int e rests  includ e power  el ectron i cs   and s o l a r c e ll .         Dr. Ismadi Bin Bugis received  B. S c . in El ect rica l P o wer Engineer ing from  North S u m a tra   University , Med a n, Indonesia. He received M.  Sc. in Power Electronic and Mach ine Drive from  the Dep a rtm e nt   of El ectr i c a an d El ectron i En gineer ing and  P h D in P o wer S y s t em  S t ab ili t y   from Power Re search Group o f  University  of  St rathcly d e, Glasgow, UK.  Currently  h e  is  working as an Associate Professor in Universiti  Teknik a l Mal a y s ia Melak a . His c u rrent rese arch   inter e sts Power  Ele c troni and P o wer S y st em       Nik M unaji  Nik M a hadi  received the Bache l o r  of S c ience in Ele c tri cal Eng i n eering (Control ,   Instrum e ntation  & Autom a tion )  from  Universiti Tekn ikal Mal a y s i a  Melak a  i n  2012 where   current l y  h e  is  doing res ear ch toward the M a s t er of S c ien ce i n  Elec tric al En gineer ing. His   res earch  in teres t s  are  in  contro l s y s t em  d e s i gn  an d m o tor driv e.         Ahmad  Sh ukr i Ab u H a sim receiv e d his  Diplom a, B.S .  and M . S .  in Elec tri c al Engin eering  majoring in  Power from th e Univ ersiti Tekno logi   Mara, Shah  Alam, Malay s ia,  in  2000, 2004  and   2008, respect iv el y .  He is a Lectur er at the  Universiti PertahananNasional,  Kuala Lum pur,  Malay s ia,  and is currently  purs u ing his Ph.D at  the Univ ersit i  T e knika l Ma l a y s i a  Me lak a   (UTeM), Durian Tunggal, Melaka , Malay s ia.  His current res ear ch  interests  includ e power   ele c troni and dr ive s y s t em s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.