电力牵引脉冲整流器是高速铁路电力牵引交流传动系统的核心组成部分,一旦脉冲整流器控制系统中的传感器发生故障,系统闭环控制的性能与电力机车的运行安全将受到影响。本文设计了一种电力牵引脉冲整流器传感器在线故障诊断与容错控制算法,该方法可以快速准确地诊断出故障类型,并在不停机的情况下维持系统运行。建立了脉冲整流器系统的数学模型,设计了其双闭环控制系统;其中,网侧电流环为内环,直流侧电压环为外环,内外环均采用PI调节器。设计了电力牵引变流器中间直流回路,采用LC串联谐振电路滤除直流侧电压100Hz纹波。通过系统仿真验证了考虑负载突变条件下脉冲整流器双闭环控制系统的有效性与鲁棒性。设计了脉冲整流器网侧电流与直流侧电压龙贝格观测器与滑模观测器,并进行了对比仿真分析。在考虑负载突变的条件下,滑模观测器的观测误差小于龙贝格观测器,且其在负载突变后观测值震荡幅度更小。在此基础之上,提出了脉冲整流器传感器故障诊断与容错控制方案,系统通过滑模观测器产生解析冗余,故障诊断单元将残差与阈值进行对比以定位故障传感器,控制系统重构通过将滑模观测器观测值代替故障传感器采集值实现。在MATLAB/Simulink环境下搭建了大功率电力牵引脉冲整流器仿真模型,分别模拟了网侧电流传感器开路故障、增益异常与直流侧电压传感器噪声异常三种故障,仿真结果验证了所提出的故障诊断与容错控制算法的有效性。搭建了4kVA脉冲整流器实验平台,具体设计了其主电路、IPM驱动电路、电压电流检测电路以及过零检测电路等功能模块。分别模拟了MATLAB仿真中的三种故障,实验结果与仿真一致,从而验证了所提出的算法的有效性与可靠性。