全球能源匮乏及环境污染严重的现状，使新能源的利用成为人们关注的热点问题。风力发电作为新能源中的重点开发对象，其系统的可靠、高效运行关系着众多用户的用电需求。为了降低风力发电设备的成本和提高风能的利用率，在风力发电机组中电力电子技术占有非常重要的地位。电力电子技术的应用虽然使风力发电大力发展起来，但是同时也提高了风力发电系统的整体故障率。当风力发电机组中的功率变换器发生故障时，能够快速、准确定位和隔离故障源是防止严重事故发生的关键。针对风力发电中的功率变换器这种具有开关变结构的混合系统，本文提出了基于键合图模型的故障诊断方法。主要研究内容如下：介绍了国内外风力发电发展现状、故障诊断方法分类及目前电力电子中常用的故障诊断方法，针对传统基于模型的故障诊断方法出现建模困难、诊断效果不明显等缺点，提出了一种新型的基于模型故障诊断方法。在分析风力发电系统中几种典型的功率变换器拓扑结构及其工作原理的基础上，为解决基于模型故障诊断中建模困难的问题，提出了风力发电系统中功率变换器的键合图建模方法，阐述了开关结构在键合图中的建模思想并在20-sim中建立起功率变换器键合图仿真模型，为基于模型的故障诊断方法奠定了基础。本文提出了两种基于键合图模型的风电系统功率变换器故障诊断方法，方法一是利用键合图模型中因果关系体现明显的特点，采用时间因果图的方法，克服了从系统模型到时间因果图推理过程困难的缺点。方法二是基于键合图模型的解析冗余故障诊断方法，该方法克服了解析冗余只适用于线性系统的缺点，是根据键合图模型中的因果途径分析解析冗余关系，最后根据残差方向定位和隔离故障源。实验结果表明基于键合图的时间因果图和解析冗余的故障诊断方法具有可行性和便捷性。