目前我国电气化铁路发展迅速,交-直-交型动车组和电力机车都被广泛应用,列车的动力牵引传动系统在列车运行中起着非常重要的作用。牵引变流器的IGBT是牵引传动系统中最薄弱的器件,由于牵引变流器运行环境复杂,影响因素较多,常常出现IGBT的开路或者短路故障,故障占比达牵引变流器所有故障的60%^[1],严重影响列车的安全行驶。据2009-2013年武广线CRH₃（中国高速铁路3型）动车组数据统计,牵引变流器中单相PWM整流器中的IGBT故障占比最大。针对这一现实问题,以CRH₃牵引变流器为研究对象,建立CRH₃型动车组的数学模型,分析正常情况下单相PWM整流器开关管的开关状态以及运行方式,及单管双管故障情况下整流器网侧电流的流通路径以及整流器拓扑结构的变化。从模型解析和信号分析两个角度出发,分别采用了基于状态估计器的故障诊断和基于谱峭度与平均电流法的故障诊断的方法,给出故障判据和诊断流程,仿真验证了这两种方法的有效性。主要研究内容如下:（1）结合运营中动车组的实际参数,建立了CRH₃型动车组整流器数学模型,分析了网侧电流电压电气量、直流侧输出电压波形,验证了所建立模型的合理性和正确性。（2）分析了正常情况下单相PWM整流器开关管的开关状态以及运行方式,绘制了正常情况和故障情况下网侧电流路径和整流器拓扑结构图,仿真对比了两种情况下整流器网侧电流的畸变情况。（3）构建了整流器的状态估计器,以网侧电流残差变化率为故障特征并给出了故障判据,不仅完成了对整流器单管故障的诊断,而且实现了部分双管故障的诊断,而已有方法只能诊断单管故障,相比之下该方法提高了故障诊断的完整性。（4）采用基于信号分析的方法诊断故障。使用谱峭度和平均电流值的方法摆脱了传统信号分析方法对分类器的依赖,改进了常规谱峭度的定义,突出了故障特征,简化了诊断流程。改进后的谱峭度具有较好的抗噪性和稳定性,可实现整流器所有单管及双管开路故障的准确定位。（5）分别在诊断时间和诊断故障完整性两方面分析了模型解析和信号分析法的诊断性能,得到模型解析法在诊断时间上优于信号分析法,但是完整性方面略有不足的结论。