随着我国工业化程度的不断提高,电网昼夜间电力需求的峰谷差不断加大,台区电网的损耗越来越大。为进一步减小电网传输损耗,提高运行效率,以超级电容为储能载体的台区电网储能系统是日渐实用。在超级电容储能系统中存在大量的电力电子电路。电力电子电路作为储能系统能量控制的主电路,故障率较高,且故障后果严重。如果不能提前预测或故障后不能快速诊断和维修,将会造成储能系统的失效或损坏,甚至造成台区供电的中断,因此开展台区电网超级电容储能系统的建模及故障诊断研究就显得尤为重要。首先,本文在分析台区电网工作机理的基础上,建立台区电网储能系统等效电路,并引入切换系统理论,建立台区电网超级电容储能系统的切换系统模型。依据Lyapunov第二法,设计储能系统充电和放电管理的切换率,以及超级电容储能系统的能量管理策略。在台区用电低谷时,储能系统吸收电网电能,超级电容充电,在用电高峰时,超级电容放电,储能系统释放电能到台区电网,实现降低台区电网负载波动,减少台区电网损耗的目的。然后,本文针对电力电子电路的结构性故障,开展了基于数学模型法的电力电子电路故障诊断研究。从电力电子电路的基本物理特征出发,利用已建电路的切换系统模型,通过对比系统的期望切换规律和实际切换规律,实现电力电子电路的故障诊断。总结了获取系统期望切换规律和实际电路拓扑辨识的一般规律,介绍了利用状态变量特征值和电压监测进行电路实际拓扑辨识的方法。最后,针对台区电网储能系统,应用电力电子电路的故障诊断方法,以此实现对储能系统工作状态的实时监控,使其在发生故障后能够进行故障点和故障类型的定位,发出报警信息,并通过MATLAB仿真平台验证了台区电网储能系统切换模型的正确性和故障诊断方法的有效性、准确性。