CN113721453A - 基于非线性pid控制的低压大功率整流模块的控制***及方法 - Google Patents

基于非线性pid控制的低压大功率整流模块的控制***及方法 Download PDF

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CN113721453A
CN113721453A CN202111030159.4A CN202111030159A CN113721453A CN 113721453 A CN113721453 A CN 113721453A CN 202111030159 A CN202111030159 A CN 202111030159A CN 113721453 A CN113721453 A CN 113721453A
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reactive current
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刘金凤
何佳伟
曲鑫
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Harbin University of Science and Technology
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Harbin University of Science and Technology
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.

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Abstract

本发明公开了基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***及方法，属于整流控制优化技术领域。本发明针对现有技术中对于低压大功率整流模块的控制方法不能达到理想的控制效果。本发明包括第一非线性PID控制模块，用以根据参考输入电压和实际输入电压得到有功电流指定值；第二非线性PID控制模块，用以根据无功电流指定值和和无功电流得到电流内环输出值u；补偿模块，用以根据无功电流和有功电流得到耦合补偿；指令合成模块，用以根据所述电流内环输出值、所述有功电流指定值、有功电流和所述耦合补偿得到电压指令值。本发明适用于高精度模型，具有较强的抗干扰能力，减少了扰动时间，适用于同步发电机一体化***。

Description

基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***及 方法
技术领域
本发明涉及整流控制优化技术领域，特别是涉及基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***及方法。
背景技术
低压10000A以上的大电流直流电源在船舰、能源及工业领域有着广泛的应用，随着电机技术及电力电子技术融合程度逐渐增高，同步发电的一体化***向高功率密度，高可靠性，高容错能力的方向快速发展，为了使得该一体化直流输出***更加适应复杂多变的应用环境，需要重点研究其控制策略。目前，现有技术中对于低压大功率整流模块的控制通常采用PID控制、有限时间控制或智能控制等控制方法或***，但往往不能达到理想的控制效果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***及方法，适用于高精度模型，具有较强的抗干扰能力，减少了扰动时间，适用于同步发电机一体化***。
本发明提供了基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***，包括：
第一非线性PID控制模块，用以根据参考输入电压
Figure BDA0003244839340000011
和实际输入电压Udc得到有功电流指定值
Figure BDA0003244839340000012
第二非线性PID控制模块，用以根据无功电流指定值
Figure BDA0003244839340000013
和和无功电流iq得到电流内环输出值u；
补偿模块，用以根据无功电流和有功电流得到耦合补偿；
指令合成模块，用以根据所述电流内环输出值u、所述有功电流指定值
Figure BDA0003244839340000014
有功电流id和所述耦合补偿得到电压指令值
Figure BDA0003244839340000015
和
Figure BDA0003244839340000016
优选的，所述第一非线性PID控制模块包括：
第一跟踪微分器，用以得到参考输入电压
Figure BDA0003244839340000017
的跟踪信号和参考输入电压
Figure BDA0003244839340000018
的跟踪信号的微分信号；
第二跟踪微分器，用以得到实际输入电压Udc的跟踪信号和实际输入电压Udc的跟踪信号的微分信号；
第一非线性组合模块，用以将所述参考输入电压
Figure BDA0003244839340000021
的跟踪信号、参考输入电压
Figure BDA0003244839340000022
的跟踪信号的微分信号、实际输入电压Udc的跟踪信号和实际输入电压Udc的跟踪信号的微分信号进行非线性组合，得到有功电流指定值
Figure BDA0003244839340000023
优选的，所述第一跟踪微分器为：
Figure BDA0003244839340000024
其中，
Figure BDA0003244839340000025
为参考输入电压信号的跟踪输出，
Figure BDA0003244839340000026
为参考输入电压信号微分的输出。
优选的，所述第二跟踪微分器为：
Figure BDA0003244839340000027
其中，
Figure BDA0003244839340000028
为实际输入电压信号的跟踪输出，
Figure BDA0003244839340000029
为实际输入电压信号微分的输出。
优选的，所述第一非线性组合模块包括：
偏差信号获取模块，用以根据所述参考输入电压的跟踪信号、参考输入电压的跟踪信号的微分信号、实际输入电压的跟踪信号和实际输入电压的跟踪信号的微分信号获得三个偏差信号如下：
Figure BDA00032448393400000210
组合模块，根据下式得到有功电流指令
Figure BDA00032448393400000211
Figure BDA00032448393400000212
优选的，所述第二非线性PID控制模块包括：
第三跟踪微分器，用以得到无功电流指定值
Figure BDA00032448393400000213
的跟踪信号和无功电流指定值
Figure BDA00032448393400000214
的跟踪信号的微分信号；
第四跟踪微分器，用以得到无功电流iq的跟踪信号和无功电流iq的跟踪信号的微分信号；
第二非线性组合模块，用以将所述无功电流指定值
Figure BDA00032448393400000215
的跟踪信号、无功电流指定值
Figure BDA00032448393400000216
的跟踪信号的微分信号、无功电流iq的跟踪信号和无功电流iq的跟踪信号的微分信号进行非线性组合，得到内环电流输出值。
优选的，所述第三跟踪微分器为：
Figure BDA0003244839340000031
其中，
Figure BDA0003244839340000032
为无功电流指定值的跟踪信号，
Figure BDA0003244839340000033
为无功电流指定值的跟踪信号的微分信号。
优选的，所述第四跟踪微分器为：
Figure BDA0003244839340000034
其中，
Figure BDA0003244839340000035
为无功电流的跟踪信号，
Figure BDA0003244839340000036
为无功电流的跟踪信号的微分信号。
优选的，所述第二非线性组合模块包括：
偏差信号获取模块，用以根据所述无功电流指定值
Figure BDA0003244839340000037
的跟踪信号、无功电流指定值
Figure BDA0003244839340000038
的跟踪信号的微分信号、无功电流iq的跟踪信号和无功电流iq的跟踪信号的微分信号获得三个偏差信号如下：
Figure BDA0003244839340000039
组合模块，根据下式得到电流内环输出值：
Figure BDA00032448393400000310
本发明第二方面提供了基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制方法，包括如下步骤：
根据参考输入电压和实际输入电压得到有功电流指定值；
根据无功电流指定值和和无功电流得到电流内环输出值；
根据无功电流和有功电流得到耦合补偿；
根据所述电流内环输出值、所述有功电流指定值、有功电流和所述耦合补偿得到电压指令值。
如上所述，本发明与现有技术相比，具有如下效果：
1、本发明采用非线PID算法应用到电流内环和电压外环中，有效的解决了***超调和快速性之间的矛盾，能够较好的完成对***电压电流的跟踪，同时，也能有效抵抗负载扰动并提高***的控制精度，具有较强的自适应性和鲁棒性。本申请不仅能够对***干扰进行估计，而且能够对干扰的各阶导数进行估计，因此干扰的估计精度更高，减少了扰动时间，加快***的稳定速度，非常适用于同步发电的一体化***。
2、本发明采的非线性PID算法采用“扰动前馈补偿”的控制思想，实现扰动信息的合理提炼。同时，将扰动信息补偿到控制***中，实现对扰动的消除。本发明通过前馈和反馈的结合，达到提高***鲁棒性和响应速度的目的，更非常适合PMSG的低压大电流整流***。
3、本申请使参考输入信号合理化，将非平滑参考输入信号应转换为平滑信号，并且充分利用计算机技术产生高质量的微分信号，由于计算机的计算速度和存储容量不断增加，因此可以使用更复杂的算法来生成高质量的微分信号，本发明利用误差的非线性组合产生控制信号，以克服线性组合的缺点。在自然发生的控制***中，误差信号的处理必须是非线性的。我们可以很容易地利用计算机处理非线性误差信号。
附图说明
图1为PID算法原理框图；
图2为本发明具体实施例的基于非线性PID算法的低压大功率整流模块控制***的原理框图；
图3为本发明具体实施例的稳态电压波形图；
图4为本发明具体实施例的稳态电流波形图；
图5为本发明具体实施例的A相电流波形图；
图6为本发明具体实施例的交流侧功率因数波形图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
在一具体实施例中，本发明提供了基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***，如图2所示，包括第一非线性PID控制模块、第二非线性PID控制模块、补偿模块和指令合成模块。
非线性PID算法是利用非线性特性对PID控制的一种改进，具有提高控制器的鲁棒性和适应性的特点，可以适用于高精度的模型，非线性PID算法利用非线性特性结构的跟踪微分器产生控制器所需的比例、积分和微分信号，并通过非线性组合这些信号来产生控制器的输出。非线性PID算法且设计过程不依赖***参数，具有较强的抗干扰能力；
如图1所示，所述非线性PID控制模块由两个跟踪微分器和一个非线性组合组成，其中，所述的跟踪微分器(I)用于对***的参考输入v(t)安排理想的过渡过程并提取参考输入信号的微分信号；所述的跟踪微分器(Ⅱ)用于对原***输出y(t)进行滤波并得到其微分信号；再根据由两个跟踪微分器得到的信号v1、v2和y1、y2产生比例和微分偏差信号e1和e2，对偏差信号e2进行积分得到积分偏差信号e0；根据上述三个偏差信号，运用非线性组合，构成非线性PID控制器的输出控制量；
跟踪微分器(I)根据输入信号v(t)输出两个信号x1和x2，其中x1跟踪v(t)，而
Figure BDA0003244839340000051
从而把x2作为v(t)的近似微分。
若***为：
Figure BDA0003244839340000052
的任意解均满足：x1(t)→0,x2(t)→0(t→∞)，则对任意有界可积函数v(t)和任意积分上限常数T>0，***
Figure BDA0003244839340000053
的解x1(r,t)满足
Figure BDA0003244839340000054
其中，x1是在限制
Figure BDA0003244839340000055
下，最快跟踪输入信号v(t)。x1(r,t)充分接近v(t)时，有
Figure BDA0003244839340000056
可做v(t)的近似微分，x1(r,t)跟踪v(t)，x2(r,t)为收敛于广义函数v(t)的广义函数，式(3)称作式(2)派生的跟踪微分器。
在PID调节原理中，若参考输入v(t)不连续或不可微，则将其看成广义函数，而PID中的“D”可以用逼近广义函数v(t)的光滑函数x1(t)的导数来逼近，这样对不可微函数提取的“近似微分”就有了明确的含义。
上述结论的成立对函数f(x1,x2)(或f(x1,...,xn))的具体形式没有做更多的要求，只要保证式(1)的任意解满足xi(t)→0(t→∞),i＝1,2,...,n即可，从而得到了跟踪微分器的具体表现。
设线性二阶***为
Figure BDA0003244839340000061
式(4)的“快速最优控制”综合***为
Figure BDA0003244839340000062
为了避免在原点附近的颤振，将符号函数sgn改为线性饱和函数sat就得到有效的二阶跟踪微分器：
Figure BDA0003244839340000063
其中
Figure BDA0003244839340000064
上式所述的A和δ为sat函数中的两个参数。
但是用跟踪微分器式(6)来进行数值计算，由于进入“稳态”时易产生“高频颤振”，把sgn(x)改成sat(x，d)也不能使之避免，为此将二阶跟踪微分器转换成离散形式，如式(8)所示：
Figure BDA0003244839340000065
式中，h为滤波因子，r是速度因子，T为跟踪步长，v(k)为***的输入信号，x1(k)为信号的跟踪输出，x2(k)为信号微分的输出。
fst函数的计算过程为：
Figure BDA0003244839340000071
上式所述的x1和x2是离散后跟踪微分器的状态变量，参数r和h可调，h是滤波因子，r是反映跟踪快慢的速度因子，决定跟踪微分器的速度和噪声过滤作用，sgn(x)是符号函数，式(8)按等时区方法综合出其最速控制的综合函数，这种形式的跟踪微分器在跟踪性能、微分品质及消除颤振等方面都有很好的效果。
非线性组合具体包括：假设两个跟踪微分器的输出分别是v1，v2和y1，y2，则三个偏差信号表示如下：
Figure BDA0003244839340000072
根据公式(10)中得到的三个偏差信号，设计非线性组合表示如下：
u(t)＝Kpfal(e1,α1,δ1)+KIfal(e0,α0,δ0)+KDfal(e2,α2,δ2) (11)
其中，上式所述的KP为比例环节控制器增益系数，KI为积分环节控制增益系数，KD为微分环节控制器增益系数，fal(e，a，δ)为非线性函数，具体表达式为：
Figure BDA0003244839340000073
其中，上式所述的α是决定fal(e，α，δ)非线性度的参数，δ是决定fal(e，α，δ)非线性区间大小的参数。
在本实施例中，第一非线性PID控制模块，用以根据参考输入电压
Figure BDA0003244839340000074
和实际输入电压Udc得到有功电流指定值
Figure BDA0003244839340000075
其包括第一跟踪微分器、第二跟踪微分器和第一非线性组合模块；
所述第一跟踪微分器，用以得到参考输入电压
Figure BDA0003244839340000076
的跟踪信号和参考输入电压
Figure BDA0003244839340000077
的跟踪信号的微分信号；
所述第一跟踪微分器的获取方法包括如下步骤：
构建二阶跟踪微分器如下：
Figure BDA0003244839340000081
其中，
Figure BDA0003244839340000082
为参考输入电压的跟踪信号，
Figure BDA0003244839340000083
为参考输入电压的跟踪信号的微分信号；
Figure BDA0003244839340000084
sgn为符号函数；
将二阶跟踪微分器转换成离散形式：
Figure BDA0003244839340000085
式中，h为滤波因子，r是速度因子，T为跟踪步长，
Figure BDA0003244839340000086
为参考输入电压，
Figure BDA0003244839340000087
为参考输入电压信号的跟踪输出，
Figure BDA0003244839340000088
为参考输入电压信号微分的输出。
fst函数的具体计算过程包括：
Figure BDA0003244839340000089
所述第二跟踪微分器用以得到实际输入电压Udc的跟踪信号和实际输入电压Udc的跟踪信号的微分信号；
所述第二跟踪微分器的获取方法包括如下步骤：
本实施例的构建第二跟踪微分器的二阶跟踪微分器形式为：
Figure BDA00032448393400000810
其中，
Figure BDA00032448393400000811
为实际输入电压的跟踪信号，
Figure BDA00032448393400000812
为实际输入电压的跟踪信号的微分信号；
Figure BDA0003244839340000091
将二阶跟踪微分器转换成离散形式：
Figure BDA0003244839340000092
其中，h为滤波因子，r是速度因子，T为跟踪步长，
Figure BDA0003244839340000093
为参考输入电压，
Figure BDA0003244839340000094
为实际输入电压信号的跟踪输出，
Figure BDA0003244839340000095
为实际输入电压信号微分的输出。
fst函数的具体计算过程包括：
Figure BDA0003244839340000096
所述第一非线性组合模块，用以将所述参考输入电压
Figure BDA0003244839340000097
的跟踪信号、参考输入电压
Figure BDA0003244839340000098
的跟踪信号的微分信号、实际输入电压Udc的跟踪信号和实际输入电压Udc的跟踪信号的微分信号进行非线性组合，得到有功电流指定值
Figure BDA0003244839340000099
所述第一非线性组合模块包括：
偏差信号获取模块，用以根据所述参考输入电压的跟踪信号、参考输入电压的跟踪信号的微分信号、实际输入电压的跟踪信号和实际输入电压的跟踪信号的微分信号获得三个偏差信号如下：
Figure BDA00032448393400000910
组合模块，建立非线性组合，进而得到有功电流指令
Figure BDA00032448393400000911
Figure BDA00032448393400000912
本实施例的整流模块的控制***包括第二非线性PID控制模块，用以根据无功电流指定值
Figure BDA0003244839340000101
和和无功电流iq得到电流内环输出值u；
所述第二非线性PID控制模块包括第三跟踪微分器、第四跟踪微分器和第二非线性组合模块；
第三跟踪微分器，用以得到无功电流指定值
Figure BDA0003244839340000102
的跟踪信号和无功电流指定值
Figure BDA0003244839340000103
的跟踪信号的微分信号；
所述第三跟踪微分器的获取方法包括如下步骤：
构建二阶跟踪微分器如下：
Figure BDA0003244839340000104
其中，
Figure BDA0003244839340000105
为无功电流指定值的跟踪信号，
Figure BDA0003244839340000106
为无功电流指定值的跟踪信号的微分信号；
Figure BDA0003244839340000107
sgn为符号函数。
将上述二阶跟踪微分器转换成离散形式：
Figure BDA0003244839340000108
fst函数的具体计算过程包括：
Figure BDA0003244839340000109
所述第四跟踪微分器，用以得到无功电流iq的跟踪信号和无功电流iq的跟踪信号的微分信号；
所述第四跟踪微分器的获取方法包括如下步骤：
构建所述第四跟踪微分器的二阶形式为：
Figure BDA0003244839340000111
其中，
Figure BDA0003244839340000112
无功电流的跟踪信号，
Figure BDA0003244839340000113
为无功电流的跟踪信号的微分信号；
Figure BDA0003244839340000114
将上述二阶跟踪微分器转换成离散形式：
Figure BDA0003244839340000115
fst函数的具体计算过程包括：
Figure BDA0003244839340000116
所述第二非线性组合模块，用以将所述无功电流指定值
Figure BDA0003244839340000117
的跟踪信号、无功电流指定值
Figure BDA0003244839340000118
的跟踪信号的微分信号、无功电流iq的跟踪信号和无功电流iq的跟踪信号的微分信号进行非线性组合，得到内环电流输出值。
所述第二非线性组合模块包括：
偏差信号获取模块，用以根据所述无功电流指定值
Figure BDA0003244839340000119
的跟踪信号、无功电流指定值
Figure BDA00032448393400001110
的跟踪信号的微分信号、无功电流iq的跟踪信号和无功电流iq的跟踪信号的微分信号获得三个偏差信号如下：
Figure BDA0003244839340000121
组合模块，根据下式得到电流内环输出值：
u(t)＝Kpfal(e1,a1,δ1)+KIfal(e0,a0,δ0)+KDfal(e2,a2,δ2)。
所述补偿模块，用以根据无功电流和有功电流得到耦合补偿，本实施例采用耦合补偿项ωLid，ωLiq作为前馈补偿。
所述指令合成模块，用以根据所述电流内环输出值、所述有功电流指定值、有功电流和所述耦合补偿得到电压指令值。
参考输入电压
Figure BDA0003244839340000122
和实际输入电压Udc经过第一非线性PID控制模块得到有功电流指定值
Figure BDA0003244839340000123
有功电流id和有功电流指定值
Figure BDA0003244839340000124
做差经过PI调节后与耦合补偿项ωLiq相加得到电压指令值
Figure BDA0003244839340000125
无功电流指定值
Figure BDA0003244839340000126
和无功电流id经第二非线性PID控制模块得到电流内环输出值u，所述电流内环输出值u与耦合补偿项ωLid相加得到电压指令值
Figure BDA0003244839340000127
本发明的非线性PID控制器需要确定的参数包括：跟踪微分器的r和h，非线性组合中的δ、α以及Kp、KI、KD一共7个参数。
其中r的值决定跟踪微分器的跟踪速度，h的值决定抑制噪声的能力，通常情况下，r和h值越大，跟踪微分器的跟踪速度越快，滤波效果越好，但是，如果r和h的值过大，跟踪信号将会发生超调和振动现象；
带宽w和r之间的关系满足下式：
Figure BDA0003244839340000128
进而得到r的最小取值r0＝w0 2/1.142，在确定了r的最小值后通过仿真分析来确定r的近似取值，一般来说增大r的取值可以加快跟踪微分器的跟踪速度，使得输出信号跟踪输入信号的速度加快。跟踪微分器的r和h之间的关系式满足下式：
Figure BDA0003244839340000129
目前，还没有有效的方法来调节非线性组合的参数，必须通过仿真分析进行调整。然而，大量的仿真计算表明，存在以下规律：在非线性函数中，α的值决定了控制量的质量，通常为α∈(0.5,1)，δ的值与采样时间有关，且δ的值应适当小。
本申请中的参数Kp、KI、KD的值分别采用试错法确定，所述试错法的步骤包括：
首先，根据经验将Kp、KI、KD设置为一个定值；
然后，向闭环***添加干扰，观察过渡过程的输出波形。如果波形不理想，则按照比例、积分和微分的顺序反复调整Kp、KI、KD的值，最终获得满意的输出控制量。
本发明一具体实施例提供了基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制方法，包括如下步骤：
根据参考输入电压和实际输入电压得到有功电流指定值；
根据无功电流指定值和和无功电流得到电流内环输出值；
根据无功电流和有功电流得到耦合补偿；
根据所述电流内环输出值、所述有功电流指定值、有功电流和所述耦合补偿得到电压指令值。
上述方法的具体过程可通过本发明具体实施例的基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***中的各模块的工作过程，在此不再赘述。
本发明采用“扰动前馈补偿”的控制思想，结合***输入、输出对***扰动信息实现合理提炼，并补偿到控制***中实现扰动抵消，达到提升***控制性能的目的为了本发明对于三相整流模块具有良好的控制效果，通过Simulink建立一体化发电机整流***仿真模型，采用Matlab进行了仿真，仿真结果如图3-图5，图3-图5是***采用非线性PID控制方法过程中输出的电压、电流和交流侧A相电流响应曲线，由图3、图4可知，0.3s***完成了上电过程达到了稳态，输出给定电压、电流值稳定。交流侧A相电流波形如图5所示，在0.3s之后达到稳态，实现单位功率因数整流。
图6是***采用非线性PID算法过程中交流侧功率因数响应曲线，从图中可以看出，交流侧功率因数从起始处就可以持续稳定在1左右。
综上可见，本发明结构科学合理，使用安全方便，通过***明，运用该控制方法可以消除超调量和上升时间的矛盾，有效抵抗负载扰动并提高***控制精度。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***，其特征在于：包括：
第一非线性PID控制模块，用以根据参考输入电压
Figure FDA0003244839330000011
和实际输入电压Udc得到有功电流指定值
Figure FDA0003244839330000012
第二非线性PID控制模块，用以根据无功电流指定值
Figure FDA0003244839330000013
和和无功电流iq得到电流内环输出值u；
补偿模块，用以根据无功电流和有功电流得到耦合补偿；
指令合成模块，用以根据所述电流内环输出值u、所述有功电流指定值
Figure FDA0003244839330000014
有功电流id和所述耦合补偿得到电压指令值
Figure FDA0003244839330000015
和
Figure FDA0003244839330000016
2.根据权利要求1所述基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***，其特征在于：所述第一非线性PID控制模块包括：
第一跟踪微分器，用以得到参考输入电压
Figure FDA0003244839330000017
的跟踪信号和参考输入电压
Figure FDA0003244839330000018
的跟踪信号的微分信号；
第二跟踪微分器，用以得到实际输入电压Udc的跟踪信号和实际输入电压Udc的跟踪信号的微分信号；
第一非线性组合模块，用以将所述参考输入电压
Figure FDA0003244839330000019
的跟踪信号、参考输入电压
Figure FDA00032448393300000110
的跟踪信号的微分信号、实际输入电压Udc的跟踪信号和实际输入电压Udc的跟踪信号的微分信号进行非线性组合，得到有功电流指定值
Figure FDA00032448393300000111
3.根据权利要求2所述基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***，其特征在于：所述第一跟踪微分器为：
Figure FDA00032448393300000112
其中，
Figure FDA00032448393300000113
为参考输入电压信号的跟踪输出，
Figure FDA00032448393300000114
为参考输入电压信号微分的输出。
4.根据权利要求2所述基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***，其特征在于：所述第二跟踪微分器为：
Figure FDA00032448393300000115
其中，
Figure FDA00032448393300000116
为实际输入电压信号的跟踪输出，
Figure FDA00032448393300000117
为实际输入电压信号微分的输出。
5.根据权利要求2所述基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***，其特征在于：所述第一非线性组合模块包括：
偏差信号获取模块，用以根据所述参考输入电压的跟踪信号、参考输入电压的跟踪信号的微分信号、实际输入电压的跟踪信号和实际输入电压的跟踪信号的微分信号获得三个偏差信号如下：
Figure FDA0003244839330000021
组合模块，根据下式得到有功电流指令
Figure FDA0003244839330000022
Figure FDA0003244839330000023
6.根据权利要求1所述基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***，其特征在于：所述第二非线性PID控制模块包括：
第三跟踪微分器，用以得到无功电流指定值
Figure FDA0003244839330000024
的跟踪信号和无功电流指定值
Figure FDA0003244839330000025
的跟踪信号的微分信号；
第四跟踪微分器，用以得到无功电流iq的跟踪信号和无功电流iq的跟踪信号的微分信号；
第二非线性组合模块，用以将所述无功电流指定值
Figure FDA0003244839330000026
的跟踪信号、无功电流指定值
Figure FDA0003244839330000027
的跟踪信号的微分信号、无功电流iq的跟踪信号和无功电流iq的跟踪信号的微分信号进行非线性组合，得到内环电流输出值。
7.根据权利要求6所述基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***，其特征在于：所述第三跟踪微分器为：
Figure FDA0003244839330000028
其中，
Figure FDA0003244839330000029
为无功电流指定值的跟踪信号，
Figure FDA00032448393300000210
为无功电流指定值的跟踪信号的微分信号。
8.根据权利要求6所述基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***，其特征在于：所述第四跟踪微分器为：
Figure FDA00032448393300000211
其中，
Figure FDA0003244839330000031
为无功电流的跟踪信号，
Figure FDA0003244839330000032
为无功电流的跟踪信号的微分信号。
9.根据权利要求6所述基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制***，其特征在于：所述第二非线性组合模块包括：
偏差信号获取模块，用以根据所述无功电流指定值
Figure FDA0003244839330000033
的跟踪信号、无功电流指定值
Figure FDA0003244839330000034
的跟踪信号的微分信号、无功电流iq的跟踪信号和无功电流iq的跟踪信号的微分信号获得三个偏差信号如下：
Figure FDA0003244839330000035
组合模块，根据下式得到电流内环输出值：
Figure FDA0003244839330000036
10.基于非线性PID控制的低压大功率整流模块的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
根据参考输入电压和实际输入电压得到有功电流指定值；
根据无功电流指定值和和无功电流得到电流内环输出值；
根据无功电流和有功电流得到耦合补偿；
根据所述电流内环输出值、所述有功电流指定值、有功电流和所述耦合补偿得到电压指令值。
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