随着环境污染和能源危机的日益凸显,风能作为一种清洁无污染的新能源,越来越受到人们的关注。但由于风电机组运行环境大多比较恶劣,再加上电子器件的脆弱性,使的变流器成为了风电机组中最脆弱和故障率最高的部件。变流器功率管一旦发生故障,最终会导致风电机组的损坏或停机,破坏系统的可靠性和稳定性。因此,研究风电机组变流器的状态监测与故障诊断技术,对提高风系统的可靠性和可用性具有非常重要的意义。本文首先介绍双馈式风力发电系统的拓扑结构,并对双馈式发电机和PWM变流器的数学模型进行了详细的推导,在此基础上,采用一种常用的风力发电系统控制策略,建立了双馈风电机组的仿真系统模型。其次,基于变流器的拓扑结构,对其发生开路故障时的运行机理进行了理论分析,结合Matlab/Simulink环境下的仿真结果,总结出变流器发生故障前后系统各变量的运行特性。然后,根据双馈风力发电系统的数学模型,提出了基于双线性观测器的变流器开路故障诊断方法。该方法从双馈感应发电机和变流器的数学模型出发,根据模型的非线性特点,推导双馈风电机组变流系统的双线性模型,并构造出变流系统的双线性电流观测器。通过电流观测器得到变流器的电流残差信息,据此对变流器进行故障检测,并利用电流平均值实现功率管的故障定位。在变流器故障运行特性分析的基础上,结合基于模型的故障诊断方法中应用的自适应阈值,本文最终提出一种基于电流矢量的双馈风电机组变流器开路故障诊断方法。该方法首先求取了变流器的基于电流矢量模值的归一化相电流平均值和基于绝对平均值的归一化电流,并根据二者的乘积定义了故障诊断变量,使其包含变流器的多功率管开路故障信息。然后,利用变流器的归一化相电流平均值绝对构造了故障诊断的自适应阈值,确保了故障诊断的鲁棒性。最终,通过故障诊断变量与自适应阈值的比较结果进行变流器的功率管开路故障识别。仿真结果表明,该方法不仅能识别出变流器的单功率管和双功率管开路故障,而且具有较好的鲁棒性。