风电产业的迅猛发展,对风力发电系统中各组成部件装置的可靠性和稳定性提出了更高的要求。由于永磁直驱式风力发电系统省去了升速齿轮箱,有效地提高了风电系统的可靠性与安全性,降低了维护成本,已成为如今风力发电技术的重要模式。而作为电网与电机接口的变流器既是风电系统的核心部件,也是最脆弱的环节。在恶劣的环境、温度变化和交变电磁的干扰等因素的影响下,由于其稳定性较差,组件和模块容易发生故障。因此,永磁直驱式风力发电系统的变流器状态监测与故障诊断具有重要意义。本文围绕变流器绝缘栅双极性晶体管(IGBT)开路故障诊断方法展开研究,主要进行了以下几方面的工作:(1)在永磁直驱风力发电系统变流器的基础上,深入讨论IGBT开路故障对永磁同步电机定子及变流器电流的影响,设计基于各相电流的故障诊断框架。(2)本文所采用的故障诊断方法的基础在于对dq坐标系中电流的准确获取,从而准确获取abc三相电流。因此,以机侧变流器故障为出发点,根据永磁同步电机的数学模型设计龙伯格观测器。搭建永磁直驱风力发电系统模型模拟各故障类型,验证算法的可行性。(3)由于龙伯格观测器在风的随机性、负荷变化以及其他随机过程等干扰工况下,其观测效果差,抗干扰能力较弱。为了提高电流观测的准确性,引入自适应卡尔曼滤波器算法。选取次优Sage-Husa噪声估计器自适应的实时调整噪声协方差矩阵,增强算法在统计特征未知的噪声背景下的鲁棒性。并通过重置误差协方差矩阵的方法提高算法对于参数突变的跟踪估计能力。实验结果表明,基于自适应卡尔曼滤波器的变流器故障诊断算法在复杂度可接受的范围内,提高了估计精度,能够更加准确、快速的检测、识别IGBT开路故障,验证了该算法的可行性和优良性能。