供电系统电力电子论文提纲

论文题目：基于子空间辨识的高速铁路牵引供电系统建模

摘要：随着高速铁路的迅速发展,车载大功率电力电子变压器取代传统牵引变压器已成为高速列车轻量化和节能增效的必然选择。为了保证电力电子变压器在不同工况下安全可靠运行,控制器设计要求较强鲁棒性,由此需要充分了解列车—牵引网耦合机制,甄别出影响系统稳定运行的不确定性因素。现有车—网耦合稳定性判据均是针对特定结构与参数下的系统组合提出的,研究中普遍对牵引供电系统采取过度简化处理,忽略了列车位置改变、牵引网故障等复杂因素对于耦合特性的影响。但牵引供电系统本质是一个庞大的多导体、长距离复杂结构体,构建一种可反映其在不同工况下动态特性的数学模型对车—网耦合的鲁棒稳定性研究意义重大。首先,本文对比了车—网耦合分析中常用的链式电路时域仿真模型和基于模块化系统拓扑的状态空间模型,结合现行牵引网故障保护机制,在MATLAB/Simulink平台上建立典型牵引供电系统仿真模型及对应的状态空间模型,通过实例阐明了这两种基于内部物理规律的模型在车—网耦合机理分析中的优势与局限性。其次,提出了基于子空间辨识的牵引供电系统建模新方法。通过几何投影理论阐述了子空间辨识法的原理,梳理统一算法框架。以典型牵引供电系统仿真模型为辨识对象,设计辨识实验,推导牵引供电系统的等价低阶数学模型。根据网侧模型在车—网耦合系统分析中的简洁性与时域、频域准确性要求设定辨识结果评判标准,量化描述辨识模型定阶与准确度的关系,验证了辨识结果反映系统特性的可靠性。最后,在不同观测位置、不同类型故障场景下开展辨识,讨论多种运行工况下牵引供电系统不同阶次辨识模型的准确度,进而得出适合多场景的牵引供电系统降阶模型一致定阶选择。由此,在统一阶次下,位置、故障等因素对模型的影响表现为模型集的参数摄动,从而可以采用间隙度量量化描述系统的不确定性,为车—网耦合系统的鲁棒控制设计提出有力参考。

关键词：牵引供电系统;子空间法;系统辨识;模型定阶;故障建模

学科专业：电气工程

摘要

abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 课题研究现状

1.2.1 车—网耦合问题研究现状

1.2.2 牵引供电系统建模方法研究现状

1.2.3 子空间辨识研究现状

1.3 论文的主要工作

第2章 基于电路结构的牵引供电系统机理建模法

2.1 引言

2.2 全并联AT牵引供电系统结构

2.3 牵引网链式电路仿真模型

2.3.1 横向元件

2.3.2 纵向元件

2.3.3 链式电路模型

2.4 牵引网模块化结构状态空间模型

2.4.1 模块等值电路及其微分方程

2.4.2 全系统数学模型

2.5 牵引供电系统故障保护机制

2.6 仿真实例

2.7 本章小结

第3章 牵引供电系统辨识建模法

3.1 引言

3.2 系统辨识

3.3 子空间辨识法

3.3.1 问题描述

3.3.2 正交投影和斜投影

3.3.3 子空间辨识法原理和算法

3.3.4 系统矩阵求解

3.4 基于奇异值分解的模型定阶

3.5 辨识实验设计

3.5.1 输入、输出信号选择

3.5.2 辨识模型评价准则

3.6 辨识实例

3.7 本章小结

第4章 牵引供电系统多场景辨识及定阶

4.1 引言

4.2 多位置正常运行工况辨识

4.3 故障情况辨识

4.3.1 线路故障

4.3.2 AT故障

4.4 牵引供电系统辨识模型阶次统一

4.5 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献