S-SVPWM與CB-SVPWM的比較

Sinusoidal SVPWM (簡稱為S-SVPWM) 與Carrier Based SVPWM (簡稱為CB-SVPWM) 皆是使用SVPWM空間向量脈寬調變的方法來運作，其差異只是PWM脈寬調變波形不同。雖然S-SVPWM與SPWM之脈寬調變皆為正弦波形， 但需強調的是S-SVPWM運作方式與正弦波和三角波相交生成的SPWM矩形脈衝波不同，SPWM是正弦波形等效的一系列等幅不等寬的矩形脈衝波形，S-SVPWM是將功率器件的開關和電動機看成一個整體，用八個基本電壓向量合成期望的電壓向量，典型的S-SVPWM是一種在SPWM的相調製波中加入了零序分量後進行規則採樣得到的結果，所以兩者在諧波的大致方向上是一致的，只不過SPWM易於簡單硬體電路實現，而S-SVPWM則需要數位化控制系統。S-SVPWM意指以正弦波做為空間向量脈寬調變的目標，其空間向量脈寬調變對應比較之CB-SVPWM方式，則是由區段函數組成之波形做為空間向量脈寬調變的目標，在此提供CB-SVPWM更具體說明如下，三相之中我們以a相的波形函數為例，可參考如下圖(八)的波形:

圖(八). Carrier Based SVPWM波形與函數

最終需求的CB-SVPWM三相區段波形如圖(九).(c)之圖形所顯示，其單相生成程序可以由圖(九).(a)之三相電壓對其中兩項反向去組合而成，如圖(九).(a)所示，V_an、 V_bn、V_cn三相電壓對其中兩相V_bn、V_cn反向，可以得到圖(九).(b)之波形圖，然後自其波形擷取V_an、 與 -V_cn波頂與波底之函數 (0°~120°以及180°~300°區間)，即可組成圖(九).(c)之V_cnx波形圖之部分區間，而V_an與 -V_cn沒有波頂與波底之區間部分 (120°~180°以及300°~360°區間)，則以類似固定斜率之直線函數將波頂間的區間作銜接，即得到V_cnx完整之波形圖，同理，V_anx與V_bnx完整之波形圖函數，也可以比照上述之方法得到。

圖(九). Carrier Based SVPWM的目標波形組成

圖(十). S-SVPWM (SPWM) 與CB-SVPWM輸出的線電壓最大值比較

CB-SVPWM比S-SVPWM (SPWM) 的電壓利用率高15.4%， 這是發展CB-SVPWM的最大目的， 對於S-SVPWM與SPWM會是等效的原因在於同樣使用正弦波調變的方式，雖然S-SVPWM (SPWM)調變波形比CB-SVPWM簡單，甚至SPWM擁有簡單外部電路便可產生的優點，但是它對母線電壓的利用率比較低，顯然是最大缺點。對電機而言，驅動電壓只與線電壓（兩相之間電壓差值）有關，而與其相對驅動器的相電壓V_an、 V_bn、V_cn無直接關係，所以計算電壓利用率當以線電壓做為相對比較之基準，如圖(十).(a)中所示，以S-SVPWM (SPWM) 驅動的功率模組輸出的3相線電壓最大值，只能達到母線電壓V_dc的 3^(1/2) / 2，則驅動電機的線電壓V_ab、 V_bc、V_ca有效值V_rms = 1/(2^(1/2)) x [3^(1/2) xV_dc ] / 2 ，以圖(十).(b)所示，CB-SVPWM驅動的功率模組輸出的3相線電壓最大值，可達到母線電壓V_dc，則驅動電機的線電壓V_ab、 V_bc、V_ca有效值V_rms = V_dc / [(2^(1/2)] ，與S-SVPWM (SPWM) 相比，CB-SVPWM對母線電壓的利用率提高了15.4%  。

由前面所推得空間向量脈寬調變之電壓向量V₁ ~ V₆驅動電壓值皆為2V_dc /3，而S-SVPWM (SPWM) 驅動最大線電壓V_ab、 V_bc、V_ca等於[3^(1/2) xV_dc ] / 2，則可以得到S-SVPWM (SPWM) 驅動最大相電壓V_an、 V_bn、V_cn為 V_dc / 2，另外CB-SVPWM驅動最大線電壓V_ab、 V_bc、V_ca等於V_dc，則可以得到CB-SVPWM驅動最大相電壓V_an、 V_bn、V_cn為 V_dc / 3^(1/2)，，若S-SVPWM (SPWM)與CB-SVPWM最大相電壓範圍，皆標示於空間向量之電壓向量分佈圖可以參考如圖(十一)所示，對於S-SVPWM (SPWM)與CB-SVPWM相電壓波形對應產生的線電壓波形，可以參考圖(十二).(a)與圖(十二).(b)所示。

圖(十一). S-SVPWM (SPWM)與CB-SVPWM最大相電壓範圍

圖(十二).(a) S-SVPWM (SPWM) A,B相電壓波形對應產生的線電壓波形圖

圖(十二).(b) CB-SVPWM A,B相電壓波形對應產生的線電壓波形圖