本发明属于变换器技术领域，具体涉及一种蓄电池用双向DC-DC变换器的RBF网络监督系统及方法。
背景技术：
随着电力电子技术的发展，蓄电池、双向DC-DC变换器在诸如电动汽车、微电网、储能系统等方面的应用越来越广泛。蓄电池作为电化学储能设备，具有建设周期短、运营成本低、对环境无影响等特点，已经成为电网应用储能技术解决新能源接入的首选方案。在电池储能系统中，应用比较广泛的电池有锂电池、铅酸电池、钠硫电池、铅炭电池等。然而蓄电池的使用寿命受到了许多因素的制约，特别是充放电过程对蓄电池容量及寿命的影响很大，因此与蓄电池匹配的变换器的控制策略设计非常关键，应尽量避免影响蓄电池的使用寿命。
而由于蓄电池本身和变换器电路中含有的开关器件、电感电容等使得蓄电池充馈电过程存在许多非线性因素，为获得良好的控制效果，许多学者对双向DC-DC变换器的控制策略进行了研究，比较典型的是PID双闭环控制策略或非线性PID解耦控制策略。然而常规PID控制器在建模过程中往往忽略负载的非线性特性，使得变换器系统在控制精度等方面存在缺陷。
技术实现要素：
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种蓄电池用双向DC-DC变换器的RBF网络监督系统及方法，采用RBF网络对PID控制器进行监督的控制策略，通过引入RBF网络控制对传统PI调节的双闭环控制技术进行改进，实现了系统的复合控制，解决了当前双向DC-DC变换器精度不高的问题，具有可以有效调节蓄电池的非线性特性且控制性能良好的效果。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种蓄电池用双向DC-DC变换器的RBF网络监督系统，包括两重化双向DC-DC变换器主电路、馈电控制电路和充电控制电路；两重化双向DC-DC变换器主电路可选择性的与馈电控制电路和充电控制电路连接。
优选的，所述两重化双向DC-DC变换器主电路包括电源、负载、第一滤波电容Cb、第二滤波电容Cd、第一电感LA、第二电感LB、第一开关管电路、第二开关管电路、第三开关管电路和第四开关管电路；第一开关管电路、第二开关管电路、第三开关管电路和第四开关管电路由IGBT构成；开关管电路上下桥臂互补导通，第一开关管电路和第二开关管组成桥臂A、第一开关管电路的IGBT发射极和第二开关管电路的IGBT集电极连接，第三开关管电路和第四开关管组成桥臂B，第三开关管电路的IGBT发射极和第四开关管电路的IGBT集电极连接，第一滤波电容Cb并联在电源的两端，第一电感LA和第二电感LB的一端均连接在电源的正极，另一端分别接在第一开关管电路和第二开关管电路的发射极，第二滤波电容Cd并联在负载的两端。
优选的，所述的每个IGBT开关管均反并联续流二极管。
优选的，所述馈电控制电路包括电压外环、电流内环、RBF网络、PWM调制器、PI调节器、限幅环节和延迟环节。
优选的，所述充电控制电路包括电压外环、电流内环、PWM调制器、PI调节器、限幅环节和延迟环节。
优选的，所述馈电控制电路和充电控制电路通过模式选择开关与两重化双向DC-DC变换器主电路连接实现对双向DC-DC变换器的控制。
优选的，所述RBF网络结构采用1-J-1型结构，单节点输入层传递信号至隐含层，隐含层J个单元的中心向量和宽度向量预先确定，网络仅隐含层与输出层之间的权值可调；隐含层执行一种固定的非线性变换，将输入空间映射到含J个单元隐含层空间，输出层在该空间实现线性组合。
一种蓄电池用双向DC-DC变换器的RBF网络监督方法，所述方法包括：
采用开关管电路上下桥臂互补导通方式；当第一开关管和第三开关管工作时，电路运行在Buck模式即充电状态，当第二开关管和第四开关管工作时，电路运行在Boost模式即馈电状态；
在馈电、充电工作模式切换时，由RBF网络和PI控制器组成复合控制器，初始阶段系统为PI控制，待系统达到稳态时并入RBF网络监督控制；当控制过程中出现较大误差时，PI控制起主导作用，RBF网络起调节作用。
本发明有益效果是:
1、在电池充放电、充放电切换以及恒压恒流切换时具有良好的动态特性。
2、可以有效地改善系统的非线性性质，提高对系统的控制精度。
3、改善变换器电池侧电压电流纹波特性，波形平滑，从而提升电池充放电的质量，延长蓄电池寿命。
4、具有较高的可靠性。
5、经过RBF网络监督控制下的变换器可以使用较经济的滤波器。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1是本发明的具体实施方式的两重化双向DC-DC变换器主电路。
图2是本发明的具体实施方式的馈电控制电路。
图3是本发明的具体实施方式的充电控制电路。
图4是本发明的具体实施方式的RBF神经网络结构图。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
一种蓄电池用双向DC-DC变换器的RBF网络监督系统，包括两重化双向DC-DC变换器主电路、馈电控制电路和充电控制电路；两重化双向DC-DC变换器主电路可选择性地与馈电控制电路和充电控制电路连接。
如图1所示，两重化双向DC-DC变换器主电路包括电源、负载、第一滤波电容Cb、第二滤波电容Cd、第一电感LA、第二电感LB、第一开关管电路、第二开关管电路、第三开关管电路和第四开关管电路。第一开关管电路、第二开关管电路、第三开关管电路和第四开关管电路由IGBT构成，每个IGBT开关管均反并联续流二极管。开关管电路上下桥臂互补导通，第一开关管电路和第二开关管组成桥臂A、第一开关管电路的IGBT发射极和第二开关管电路的IGBT集电极连接，第三开关管电路和第四开关管组成桥臂B，第三开关管电路的IGBT发射极和第四开关管电路的IGBT集电极连接，第一滤波电容Cb并联在电源的两端，第一电感LA和第二电感LB的一端均连接在电源的正极，另一端分别接在第一开关管电路和第二开关管电路的发射极，第二滤波电容Cd并联在负载的两端。
如图2所示，馈电控制电路包括电压外环、第一电流内环、第二电流内环、第一RBF网络、第二RBF网络、第一PWM调制器、第二PWM调制器、第一PI调节器、第二PI调节器、第三PI调节器、第一限幅环节、第二限幅环节、第三限幅环节、第一延迟环节、第二延迟环节和第一比例环节、第二比例环节、第三比例环节；其中RBF网络结构包括RBF监督控制和RBF网络控制；RBF监督控制用于恒压控制，RBF网络输入由电压外环运算给定。电压外环中，采集蓄电池端电压Ub，将其与参考电压Ur比较，得出的差值送至第一PI调节器，经过第一限幅环节和第一比例环节(1/2)均分后的电流值作为第一电流内环和第二电流内环的电流参考值；第一电流内环中，采集流经第一电感LA的电流iLA，与恒流给定值比较，得出的差值经第二比例环节和第一延迟环节计算后的电流值与第一电流内环的电流参考值比较，得出的差值送至第二PI调节器，第二PI调节器输出值反馈至第一RBF网络输入端，并与第一电流内环的电流参考值共同作为第一RBF网络的输入端，经过第一RBF网络控制后与第一PI调节器输出值求和，经第二限幅环节后进入第一PWM调制器，形成PWMA控制信号；第二电流内环中，采集流经第二电感LB的电流iLB，与恒流给定值比较，得出的差值经第三比例环节和第二延迟环节计算后的电流值与第二电流内环的电流参考值比较，得出的差值送至第三PI调节器，第三PI调节器输出值反馈至第二RBF网络输入端，并与第二电流内环的电流参考值共同作为第二RBF网络的输入端，经过第二RBF网络控制后的与第三PI调节器输出值求和，经第三限幅环节后进入第二PWM调制器，形成PWMB控制信号。
如图3所示，充电控制电路包括电压外环、第一电流内环、第二电流内环、第一PWM调制环节器、第二PWM调制器、第一PI调节器、第二PI调节器、第三PI调节器、第一限幅环节、第二限幅环节、第三限幅环节、第一延迟环节、第二延迟环节和第一比例环节、第二比例环节、第三比例环节。电压外环中，采集蓄电池端电压Ub，将其与参考电压Ur比较，得出的差值送至第一PI调节器，经过第一限幅环节和第一比例环节(1/2)均分后的电流值作为第一电流内环和第二电流内环的电流参考值；第一电流内环中，采集流经第一电感LA的电流iLA，与恒流给定值比较，得出的差值经第二比例环节和第一延迟环节计算后的电流值与第一电流内环的电流参考值比较，得出的差值送至第二PI调节器，经第二限幅环节后进入第一PWM调制器，形成PWMA控制信号；第二电流内环中，采集流经第二电感LB的电流iLB，与恒流给定值比较，得出的差值经第三比例环节和第二延迟环节计算后的电流值与第二电流内环的电流参考值比较，得出的差值送至第三PI调节器，经第三限幅环节后进入第二PWM调制器，形成PWMB控制信号。
馈电控制电路和充电控制电路通过模式选择开关与两重化双向DC-DC变换器主电路连接实现对双向DC-DC变换器的控制。
优选的，RBF网络采用1-J-1型结构，如图4所示，单节点输入层传递信号至隐含层，隐含层J个单元的中心向量和宽度向量预先确定，网络仅隐含层与输出层之间的权值可调。隐含层执行一种固定的非线性变换，将输入空间映射到含J个单元隐含层空间，输出层在该空间实现线性组合。
以蓄电池储能系统为例，应用于蓄电池储能系统时，Ub为蓄电池端，负载为直流母线端，如图2所示。此时，变换器主要工作于两种工作模式，即Boost模式和Buck模式。当变换器工作于Boost模式时，其主要作用是为储能系统右侧的直流母线提供能量，以维持直流母线电压的稳定，当变换器工作于Buck模式时，其目的是将直流母线侧多余的能量回馈给蓄电池为蓄电池充电，从而达到能量双向流动的目的。
一种蓄电池用双向DC-DC变换器的RBF网络监督方法，该方法包括：
采用开关管电路上下桥臂互补导通方式；当第一开关管和第三开关管工作时，电路运行在Buck模式即充电状态，当第二开关管和第四开关管工作时，电路运行在Boost模式即馈电状态。
在馈电、充电工作模式切换时，由RBF网络和PI控制器组成复合控制器，初始阶段系统为PI控制，待系统达到稳态时并入RBF网络监督控制。当控制过程中出现较大误差时，PI控制起主导作用，RBF网络起调节作用。
RBF监督控制用于恒压控制，RBF网络输入由电压外环运算给定。
RBF网络控制器充当前馈控制器，其作用在于拟合被控对象的逆模型以达到抵消其非线性性质的效果。变换器系统在常规PI闭环控制下获得了良好的稳定性，RBF网络则通过对非线性被控对象的补偿作用，提高对系统的跟踪性能，降低了系统的稳态误差。
馈电控制电路中在保留PI控制器优良的控制特性的基础上，采用RBF网络对PID控制器进行监督的控制策略以实现对系统非线性的调节，避免了建模的复杂性及通常情况下建模时忽略电池负载的非线性特性带来的影响，改善变换器电池侧电压电流纹波特性，从而提升电池充放电的质量。
本发明提出引入RBF网络控制对传统PI调节的双闭环控制技术进行改进，实现了系统的复合控制，可以有效调节蓄电池的非线性特性，控制性能良好，在电池充放电、充放电切换以及恒压恒流切换时具有良好的动态特性，且稳态下电流电压纹波极小，波形平滑，从而提升电池充放电的质量，延长蓄电池寿命，具有较高的可靠性。
上面对本发明进行了示例性描述、显然本发明具体实现并不受上述方式的限制、只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进、或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的、均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。