随着社会经济发展以及全球资源危机的蔓延,新一轮能源革命正在孕育中——能源开发清洁化和消费电气化。太阳能光伏发电是目前发展最为迅速的可再生能源产业之一,受到国际社会广泛关注。光伏并网逆变器是光伏发电的枢纽,运行环境恶劣故障率高,其直流电容作为交直流耦合的关键器件,易发生直流侧故障且成因不唯一。为了快速定位故障成因以保证系统的可靠性,本文对光伏逆变器直流侧故障诊断方法进行研究。本文以三相电压源逆变器为研究对象,在经典电压电流双闭环控制理论下展开研究。首先定性分析系统中各个暂态环节的演变规律,揭示故障成因出现导致变量劣变是非稳态条件下三相电流非预期变化的主要原因。同时根据暂态分析中的相关特征,提出基于虚拟变量的直流过压故障成因定位方法。其次介绍几种典型的直流侧故障工况以及系统中直流电压的深度耦合环节,并对各类故障成因开展机理分析,基于故障后的特性不同,提出一套完整的故障成因定位方法,并在MATLAB/Simulink进行验证。接着在深入了解故障机理的前提下,利用系统一阶微分环节建立基于直流电压变化的故障预测模型,特征值分析验证模型具有一定稳定裕度可进行故障预测,在仿真模型和离散化状态方程中对比观测输出的状态响应,以此验证故障预测功能和状态监测的正确性。最后,通过PLECS软件和RT BOX实时仿真器设计了各种硬件在环实验,模拟各种故障成因出现导致直流侧故障的工况,获取数据样本并运用本文所提出的方法进行故障成因的定位。通过实验可以验证本文所提出方法的有效性。