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随着电力电子技术的日臻完善，电机驱动系统被广泛用于交通、新能源发电和家用电器等各个领域，三相逆变器在电机驱动系统中起着电气能量交换的重要作用，提高其可靠性和安全性变得尤为重要。据研究发现，逆变器故障主要为IGBT故障，IGBT故障分为短路故障和开路故障，短路故障一般通过硬件电路将其转换为开路故障。逆变器发生开路故障，若不及时确定故障IGBT的具体位置并处理，其余IGBT将会流过很大的电流造成电机停机，进一步影响整个系统的运行。因此，对逆变器IGBT开路故障诊断方法的研究具有重要的意义。
首先，从三相逆变器的拓扑结构和工作原理入手，介绍了逆变器开路故障的类型和特征。在此基础上，分析电机驱动系统的特点，利用逆变器开关管通断形成的离散事件和电机的连续状态方程建立了逆变器的混合逻辑动态模型，数学模型的建立为下文逆变器开路故障诊断方法的提出奠定了坚实的理论基础。
然后，根据逆变器的电气特性，选取三相电压和三相电流为检测量，分别提出了两种逆变器开路故障诊断方法：基于电压残差和电流残差的逆变器开路故障诊断方法。这两种方法中利用混合逻辑动态模型分别设计了电压扩张观测器和电流区间观测器。通过电机驱动系统输出的实际值与观测器的观测值比较得到残差进行故障检测，其中电流区间观测器通过上、下界观测器观测值的加权和来估计电流，提高了观测器精度。在故障定位时，分别利用残差大小和建立的残差信息表定位故障相和故障管。为了消除系统中测量误差、未知干扰和噪声等影响，根据故障相残差与正常两相残差之间的关系设计了阈值，在一定程度上克服了传统固定阈值误诊断的问题。通过Simulink仿真对这两种故障诊断方法进行了验证。仿真结果表明，基于电压残差的诊断算法简单，诊断时间短，基本不受负载扰动的影响。基于电流残差的故障诊断方法无需增加额外的传感器，诊断时间为一个基波周期，诊断算法较复杂。根据三相逆变器不同的应用场合，可灵活利用这两种故障诊断方法诊断开关管开路故障。
最后，搭建了三相逆变器开路故障诊断系统半实物实验平台。在介绍故障诊断系统的硬件设计和诊断算法设计的基础上，结合PSIM软件和DSP控制器，将上述两种故障诊断方法应用于该平台，通过对实验波形和数据的分析，证明了两种故障诊断方法的可行性和实用性。
首先，从三相逆变器的拓扑结构和工作原理入手，介绍了逆变器开路故障的类型和特征。在此基础上，分析电机驱动系统的特点，利用逆变器开关管通断形成的离散事件和电机的连续状态方程建立了逆变器的混合逻辑动态模型，数学模型的建立为下文逆变器开路故障诊断方法的提出奠定了坚实的理论基础。
然后，根据逆变器的电气特性，选取三相电压和三相电流为检测量，分别提出了两种逆变器开路故障诊断方法：基于电压残差和电流残差的逆变器开路故障诊断方法。这两种方法中利用混合逻辑动态模型分别设计了电压扩张观测器和电流区间观测器。通过电机驱动系统输出的实际值与观测器的观测值比较得到残差进行故障检测，其中电流区间观测器通过上、下界观测器观测值的加权和来估计电流，提高了观测器精度。在故障定位时，分别利用残差大小和建立的残差信息表定位故障相和故障管。为了消除系统中测量误差、未知干扰和噪声等影响，根据故障相残差与正常两相残差之间的关系设计了阈值，在一定程度上克服了传统固定阈值误诊断的问题。通过Simulink仿真对这两种故障诊断方法进行了验证。仿真结果表明，基于电压残差的诊断算法简单，诊断时间短，基本不受负载扰动的影响。基于电流残差的故障诊断方法无需增加额外的传感器，诊断时间为一个基波周期，诊断算法较复杂。根据三相逆变器不同的应用场合，可灵活利用这两种故障诊断方法诊断开关管开路故障。
最后，搭建了三相逆变器开路故障诊断系统半实物实验平台。在介绍故障诊断系统的硬件设计和诊断算法设计的基础上，结合PSIM软件和DSP控制器，将上述两种故障诊断方法应用于该平台，通过对实验波形和数据的分析，证明了两种故障诊断方法的可行性和实用性。