随着电力电子技术的高速发展,电机驱动系统突破了传统三相供电的制约,开始向多相发展。与三相电机相比,多相电机驱动系统具有转矩脉动小、输出功率大、良好的容错能力等优点。双级矩阵变换器(Two Stage Matrix Converter,简称TSMC)具有无中间储能元件、结构紧凑等优点。五相TSMC是三相TSMC向多相输出的拓展拓扑结构,是多相功率变换器中具有潜力的一员。对于任何电力电子系统来说,功率变换器的可靠性和安全性是至关重要的,因此研究故障诊断策略对于保障五相TSMC系统高可靠性运行具有重要的意义。首先,本文介绍了五相TSMC拓扑结构及其常用的双空间调制策略,分别对逆变级和整流级功率开关故障下五相TSMC运行模式和电压特征进行了分析和总结,为后续诊断策略的提出奠定基础。其次,对故障下五相TSMC下管电压的特征进行了分析和总结,提出了基于下管误差电压的故障诊断算法。方法将误差电压和故障桥臂一一对应,原理简单,并且可以诊断出任意单个或逆变级多个功率开关开路的情况。然后,对五相TSMC输出线电压的故障特征做了深入的分析,并总结了逆变级和整流级功率开关故障特征的异同,提出了在逆变级大矢量和零矢量作用时根据故障线电压去定位故障开关的方法。该方法具有诊断速度快,不受限于电源接线方式等优点,和现有线电压法相比算法更简单。最后,搭建了一台实验样机,对部分硬件电路的设计进行了详细的介绍;设计了以DSP和CPLD为控制核心的软件系统来实现五相TSMC的调制策略和基于下管误差电压法的诊断算法,实验结果验证了诊断方法的正确性。