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针对NPC型三电平逆变器出现的单相单管和多管复合故障诊断问题，在对各类故障机理进行分析的基础上，根据故障后桥臂电压输出信号在时域的变化规律，引入新的故障特征变量，继而提出10个故障特征判据来提取故障特征信息，从而建立相应的故障特征向量表，基于此对不同故障类型进行诊断，并通过Matlab进行了仿真验证。仿真结果表明，该方法能够有效提取故障特征信息，并能对故障类型和器件进行较为准确的诊断与定位。