朱琴跃，李大荃，徐璟然，黄修晗

（同济大学电子与信息工程学院，上海 201804）

0 引言

作为广泛应用于新能源发电、高压直流输电、大功率交流传动等领域变流装置中的核心部件，电力电子器件是高校电气工程等专业学生学习电力电子技术相关课程的基础，理解并掌握各类电力电子器件的工作特性对于他们掌握各类变流电路的原理和设计方法起着关键作用。随着电力电子技术的飞速发展和新型电力电子器件不断研制成功，不同行业在应用中对变流器的性能提出了更高的要求。近年来，模块化多电平变流器（Modular Multilevel Converter，MMC）凭借其输出波形电平数目多、电压畸变率低、波形质量好、结构灵活、易于扩展等特点得到广泛应用，相关技术也成为众多专家学者的研究热点［1-3］。由于学时压缩等原因，目前电力电子技术课程的教学主要针对传统多电平变流器的基本工作原理和控制方法进行讲解，关于新型电路结构的原理等相关知识以及与实际应用紧密相关的变流器电力电子器件可靠性方面的内容很少涉及。如何在课程教学中，根据当前技术的最新发展融入新的专业知识，将“学”与“用”二者有机结合，培养面向工业界的专业技术人才，是高校专业教师亟待解决的问题［4-5］。

本文以模块化多电平变流器为研究对象，针对其常见的电力电子器件开路故障，提出一种基于模型预测的开关器件开路故障诊断算法，设计相应的故障诊断流程，通过建模仿真和运行展示仿真结果，完成拓展型教学案例的设计［6-7］。……