随着电力电子技术的不断发展,逆变电源装置的应用领域已经不局限在军事,交通,航空航天等对安全性要求较高的领域,也在低安全要求的日常电气设备中发挥着重要作用,毋庸置疑,提高其系统运行的可靠性变得尤为重要。功率变换器件IGBT作为单相逆变器中核心部件,也是故障最易产生的区域,会显著影响整体的安全与可靠。针对该问题,论文对单相逆变器IGBT故障的诊断方案开展系统的分析。主要内容有:首先,以一台输出功率为500W单相交流并网逆变器作为研究对象,考虑实际逆变器滤波电路中电容和电感的非线性因素对系统的影响,用整数阶微积分理论描述其电路模型不够精确等原因。因此采用分数阶微积分分抗链理论,对逆变器滤波电路中的分数阶电容和电感元件进行描述,进而采用整数阶方式对其逼近,建立了滤波电路分抗电路模型。在MATLAB/Simulink的环境下进行逆变器滤波电路的分抗模型与整数阶模型的输出波形进行仿真对比,结果表明分抗电路的模型更加丰富、精确。其次,分析了单相并网逆变器电路工作原理及工作模态,利用分数阶微积分及状态空间平均法理论,导出单相逆变器分数阶状态空间方程,并采用直接离散化方法对分数阶微积分算子进行离散化;然后设计了分数阶卡尔曼滤波器为状态观测器,对单相逆变器的输出电流和电压进行状态估计,与单相逆变器分数阶电路模型的输出形成对比,获取输出电流残差信号;再依据单相逆变器的IGBT开路故障类型及逆变电路对称特性,对电流残差信号进行特征提取和分析,判断IGBT开路故障发生的时间、位置和类型,最终形成了一种基于分数阶卡尔曼滤波器作为基本观测器的诊断方案。最后在MATLAB/Simulink环境下对单相逆变器的单管和双管IGBT开路故障进行模拟仿真验证,仿真结果表明该方法能够准确识别故障发生的时间、位置和类型,验证了其有效性,并具有一定的工程应用推广价值。