牵引传动系统的可靠性对高速动车组行车安全具有决定性的作用。随着运行环境的变化与运行时间的增加,牵引控制系统中的关键部件会发生不同程度的性能衰退,从而引发各种故障。因此,本文以高速动车组牵引传动系统关键部件为研究对象,重点研究牵引逆变器功率模块、电流传感器和中间直流侧电容的故障机理,并在此基础上选取合适的方法设计故障诊断方案,通过仿真实验进行验证。具体研究内容包括以下四个方面:(1)介绍牵引传动系统的工作原理与控制方式,分析牵引逆变器IGBT、电流传感器和中间直流侧电容的故障原因及作用机理。在MATLAB/Simulink平台搭建了牵引传动系统仿真模型,包括脉冲整流电路、中间直流回路与牵引逆变电路。通过仿真模型实现了三个关键部件的故障仿真,为之后的故障诊断奠定基础。(2)针对逆变器IGBT开路故障进行诊断,诊断内容包括特征提取和模式识别两部分。当牵引逆变器IGBT发生开路故障时,定子三相电流会出现部分波形缺失。利用这一特征,本文通过小波变换对逆变器IGBT在22种故障情形下的电流进行频段分离降噪,提取故障特征向量用于诊断模型的训练。在诊断模型的选取上,本文对BP神经网络和支持向量机两种分类器分别进行了介绍,并通过仿真验证。仿真结果表明二者均能实现对变流器IGBT故障的诊断,但后者对样本依赖性更小,抗噪声能力更强。(3)针对电流传感器开路故障进行诊断并制定容错控制方案。诊断方法以坐标变换为基础,分别通过Clark变换和Park反变换获取??相坐标系下的电流测量值和参考值,对二者作差后与给定阈值进行比较来判断故障类型。当电流测量值出现异常时,选取参考值对其进行替换,从而实现容错控制。在阈值的选取上,本文对已有文献研究加以改进,提出用各变量标幺值替代有名值的方法,简化了相关算法。此外考虑到由于传感器故障导致的IGBT误诊断问题,本文在Simulink平台中分别进行了传感器单故障和传感器与IGBT复合故障的仿真,仿真结果验证了上述方法的有效性。(4)针对直流侧电容进行劣化参数辨识以达到故障诊断目的。选取等效串联电阻ESR和等效串联电容C作为关键劣化参数,分别通过时域模型下的递推最小二乘法和改进的三相电流重构法进行参数辨识。仿真实验表明,两种方法均能较为准确地完成辨识,但基于改进的三相电流重构法辨识精度更高,且硬件成本较低,具有更好的实际应用价值。