具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明为用于逆变器的多目标协同控制输出电压谐波抑制的方法，包括如下步骤：

步骤一：将发电机输送的交流电通过具有三相桥式电路的整流电路整流，变为脉动直流电，并输出到直流母线电路；直流母线电路将脉动直流电滤除交流成分后输送到逆变电路；

步骤二：控制电路产生的PWM波通过驱动电路控制逆变电路，得到脉冲电压波形，再经过滤波电路后产生逼近正弦的纯净交流电，并将纯净交流电输出到EMC电路；

其中，滤波电路的电感由于电路要求开关频率不能大于IGBT所能工作的最大开关频率；开关管开关频率如式1所示，其中U_d为母线电压，其中u_o为输出电压，H为设定滞环值，L为电感值：

当输出电压为直流侧电压的一半时，得到最大的开关频率，其式如式2所示：

f_max＝U_d/8HL 式2

其中母线电压Ud的最大值为620，H设定为2.8，L为电感值，设定IGBT允许的最大开关频率f_max为26kHz，由式2可知，电感值为1.4mH，但过大电感将导致逆变单元的暂态性能下降，且输出电压THD增加，故在实际实验中综合考量，最终设置电感为1.58mH。

虽然电感值过小有可能会导致电流的误差值超过设定的阈值范围，但最终通过设定D触发器可以把IGBT的开关频率限定在19.2kHz，不会导致IGBT开关损耗过大。

由滞环控制特性存在，在电流高的时候，由于输出电压较高，故开关频率较低，而磁芯的磁导率会随着磁场强度的增加而下降，从而导致电感下降，其公式如式3所示：

因此需要选用电感值随电流变化不是很大的磁芯，POCO的高磁通NPF系列可以满足要求；当电感选用NPF226060这款磁芯，两个磁芯叠加绕成一款电感，逆变单元在滤波电路中只用一个即可构成LC滤波电路；

其中，输出电容C可以根据LC滤波器的截止频率确定滤波电容C的值，由于变换器的输出的最低的高次谐波为变换器的开关频率，故取LC低通滤波器截止频率小于等于最低高次谐波的1/10，即开关频率的1/10，由于滞环控制的频率是不固定的，但是通过采用D触发器的方式，频率是19.2kHz的一个分频关系，故设定平均开关频率为10kHz，由式4可得：

输出电容C的值为16uH，最终采用株洲宏达CBB25 500V/6.8uF的三个电容并联；

其中，驱动电路是由Agilent Technologics公司的驱动光耦HCPL-316J为核心构成的，该芯片能驱动ICE＝150A，VCE＝1600V的IGBT模块，驱动峰值电流为2A，可以满足大多数中小功率驱动需求，具有过流保护、欠电压保护等功能，并在保护时对IGBT实施软关断，其电路图如图3所示；

控制电路发出的PWM信号经过反向施密特触发器后，去掉传输中的延迟，使得方波信号更加陡峭，光耦的驱动输出并接一个二极管，保护IGBT模块不会因为输入驱动电压过高而损坏；并重点设置R₃电阻阻值，其公式如式5所表示：

其中V_D为二极管的压降，V_CE为IGBT在设定过流值的导通压降，其中IGBT模块的电流I_c与集电极到发射极的压降V_ce的对应关系如图4所示：当IGBT模块导通时，从芯片内部流出的恒流源流出的电流分别在电阻R3、二极管V1、V2以及V3上产生压降和，加上模块的导通压降V_ce，若其值大于7V时，则V_out输出变为低，对IGBT模块实施软开关断并锁定，防止流过IGBT的电流进一步上升，保护IGBT模块；

保护后，会在3ms时间内给REST信号(低电平有效)，允许再次开通IGBT；

如图2所示，滞环控制采用硬件电路加软件电路实现，控制电路采用了PI、P以及滞环控制，多种控制保证了逆变单元得到输出所需要的稳定的工频电压；

根据内模原理，在伺服补偿器的数学模型中嵌入所要跟踪信号的内模，就可以准确跟踪所选的参考信号，内环中包含的“匹配”(和控制输入方向一致)扰动，一旦进入滑模控制器的滑模面就会被完全消除，如果再与鲁棒控制方法相结合，还可以提高系统的鲁棒性能；伺服补偿器的作用是实现系统渐近跟踪和扰动抑制，滑模控制器的作用是消除系统“匹配”式干扰，镇定控制器的作用是保证在参数摄动及多工况运行条件下闭环系统稳定，且能够使得外界扰动d对闭环系统的影响最小。

极点配置方法是提高闭环系统动态性能的有效途径之一，然而在实际控制系统中，被控对象参数往往存在着不确定性，所以很难将所有闭环极点都配置在非常精准的位置上，常用的做法是将它们配置在指定区域。如果将极点配置在如图5所示的阴影部分区域内，就可以保证闭环系统有最小的阻尼比ε和最大自然频率ω_n，进一步可以保证动态性能指标(如超调量、上升时间以及调节时间等)不超过由ε和ω_n决定的上界。

步骤三：通过在EMC电路中设置共模电感、电容X和电容Y，降低传导和辐射干扰后输出负载。

其中，步骤二中的控制电路包括LMI方法求解控制器，LMI方法求解控制器包括若干伺服补偿器、滑模控制器和LMI镇定控制器，伺服补偿器中内嵌所要跟踪信号的内膜，且内环中包含和控制输入方向一致的扰动，伺服补偿器将信号发送给滑模控制器；滑模控制器消除系统匹配的干扰后输出，经过LMI镇定控制器稳定后输出稳定工频电压。

其中，步骤二中的驱动电路包括IGBT模块，控制电路发出的PWM信号经过反向施密特触发器后，得到更加陡峭的方形波，并输出到逆变器中。

请参阅图6-9所示的仿真图和实验图，本发明考虑了系统模型参数的不确定性，采用了LMI求解方法，使得闭环系统可以同时满足：

一、在所有不确定参数范围内，闭环系统都能够满足内稳定；

二、干扰信号ω对期望输出y的影响最小；

三、闭环系统极点配置在给定的D区域内，以满足系统的跟踪性能、动态性能及阻尼比等要求；使得闭环系统有更快的动态响应速度以及更好的鲁棒性能。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。