电力电子变换器在新能源系统、电动汽车、电网等众多领域中发挥着关键作用,但同时也是故障率较高的环节。因此,提高电力电子变换器的可靠性,减少因异常而造成的停机,保证系统不间断运行具有重要的研究意义。快速、准确的故障诊断策略是电力电子变换器在发生故障时能够及时实施保护或容错策略的前提。同时,针对系统中故障类型的不同,采取有效的综合诊断策略能够降低系统的误诊断率、减小故障诊断的复杂度,从而减轻系统的维护成本和负担,具有重要的应用价值。如何在不增加额外硬件成本的基础上,利用已有信号实现宽负载适用、快速且可靠的诊断性能依然是研究的热点。本文以三相逆变器为研究对象,对传感器故障和开关管故障的综合诊断问题进行了研究,并提出了两种诊断方法。首先,本文针对三相逆变器内电流传感器故障和开关管故障,提出了基于双诊断变量的综合诊断方法。将逆变器中各桥臂间电压和三相输出电流之和作为诊断变量,深入分析了各诊断变量在不同故障下的变化特征,并对诊断变量的平均模型进行了详细推导。此外,还针对宽负载范围可能对诊断结果产生的影响进行了研究。定量分析了在不同负载工况下的传感器采样误差、电感非线性偏差、开关管死区和信号延时等因素造成的动态计算误差,提出了动态误差归一化的自调节阈值设计方法来保证诊断策略的宽负载适用性和鲁棒性。与已有的针对电流传感器和开关管故障的综合诊断方法相比,所提方法缩短了诊断时间并解决了模型法对负载变化敏感、阈值选取困难的问题。其次,本文针对直流母线电压传感器、交流输出电压传感器、电流传感器和开关管的故障,提出了基于多诊断变量的综合诊断方法。由于这四类元器件发生故障后,将产生耦合性极强的特征表现,若不对其进行有效辨识,难以对故障进行准确定位,容易引起误诊断。本文对这四种故障进行了解耦分析,将桥臂间电压、三相线电流之和、三相相电压之和、以及开关管占空比和输出电流作为诊断变量,以实现多类型故障的检测和定位。首先详细分析了上述变量在不同故障下的特征,然后对相应诊断变量进行推导并进一步计算诊断阈值,最后给出了综合诊断算法逻辑和故障定位判据。所提方法能够同时诊断逆变器中的四种故障,对上述每种故障均能实现有效辨识和快速诊断。