中国是世界第二大石油消费国和最大的原油进口国,发展电动汽车以取代传统燃油车是保障国家能源安全的一种有效手段。当前国内电动汽车充电桩的建设落后于电动汽车保有量增长的同时,充电桩损坏与失修的概率较高,成为制约电动汽车使用和发展的关键原因之一。首先,本文明确电动汽车直流充电桩中故障率最高的部件为直流充电模块,并以电动汽车直流充电模块前级AC/DC整流电路广泛应用的三相Vienna整流器作为研究对象,之后依据电力电子电路元器件故障率统计数据,确定需要研究的关键故障元件为Vienna整流器的直流母线铝电解电容以及IGBT。铝电解电容围绕检测电容电气参数退化的参数性故障检测展开;IGBT方面,对其开路以及短路故障这两类结构性故障的故障检测进行研究。其次,针对直流母线铝电解电容参数性故障,本文推导出适用于Vienna整流器的三种故障辨识方法,分别是:1.基于混杂系统辨识的参数提取方法;2.在开机起动情况下利用三相输入电流重构母线电容电流,以实现电容参数辨识的方法;3.通过PF=1情况下的三相输入能量推导出母线电容电压低频纹波与电容值C的定量关系式,并利用该式与实时采样得到的电容电压纹波辨识电容值。方法1能够有效辨识母线电容的等效串联电阻ESR,仿真辨识误差低于2%,方法2和3能有效辨识母线电容的电容值C,仿真辨识误差低于2.5%。再次,针对IGBT的结构性故障,首先使用PSIM软件对各种IGBT故障可能造成的后果进行仿真分析,并从中选取可进行检测的故障类型进行结构性故障检测。对Vienna整流器的三路开关管支路各增加一个电压采样信号,利用新增采样信号的波形峰值特征,结合电路已有的采样信号,对采样得到的信号进行故障分类,实现IGBT结构性故障检测的目的。该方法准确度高,同时增加的硬件成本较低。最后,设计并制作了一台三相输入相电压220Vac±15%,额定输出6 k W/800V的Vienna整流器样机,该样机满载下的输入电流THD＜5%,PF＞0.95,效率97%以上。母线电容的电容值参数辨识实验辨识误差小于5%,IGBT结构性故障实验能准确检测单相10种IGBT结构性故障,实验验证了研究的故障检测技术可行有效。