有源电力滤波器(APF)以提高电能质量为目的,具备动态补偿电网谐波的能力,近年来得到越来越多的研究和应用。为提高APF设备运行的可靠性,以二极管箝位型三电平APF为研究对象,对其功率开关器件IGBT开路故障诊断进行了详细研究。本文将混杂理论中的混合逻辑动态建模理论引入到APF系统运行模式的分析中,利用辅助逻辑变量将控制变迁和条件变迁融合到系统的连续状态方程中,建立考虑IGBT开路故障的APF混合逻辑动态模型。在此基础上对系统的不同位置IGBT开路故障运行轨迹及输出特性进行描述和分析,根据系统输出特性将故障模型分解为若干故障子模型,并确定故障子模型切换条件,为开路故障诊断方法的提出提供基础。在故障建模分析的基础上,本文提出了两种适用于APF系统的开路故障诊断方法。第一种基于电流残差和O型开关注入的开路故障诊断方法,利用混合逻辑动态模型构造系统状态电流残差方程,在α-β坐标系下提取状态残差信息,初步确定故障相及故障桥臂,进一步利用在O型开关状态下故障桥臂外侧和内侧IGBT开路故障所表现的不同电流残差特性对故障进行精准定位。第二种基于线电压误差标准化的开路故障诊断方法,利用系统在故障子模式运行状态下产生的标准化线电压误差值作为故障诊断变量对故障进行诊断和定位,消除共模电压的干扰,使算法独立于直流母线电压;采用阈值比较和时间长度的双重标准消除估计误差、开关延时等造成的误诊断。所提出的两种故障诊断算法,充分利用APF系统正常运行时所需的电气采样量,均无需额外添加硬件设备。同时分析验证了所提出的故障诊断算法在网侧电压畸变扰动、负载侧瞬态突变下的稳定性问题,比较了所提出的算法与同类算法的性能评价指标,突出所提出算法的优势。对三电平APF进行开路故障诊断研究的同时,对APF的控制策略也进行了研究,进一步对采用的控制策略及所提出的故障诊断方法进行了仿真与实验验证。该论文有图46幅,表18个,参考文献90篇。