康文妮，谭阳红，司羽飞，赵枫帆，李 杰

（湖南大学电气与信息工程学院，长沙 410082）

通常，功率开关器件是系统中最易损坏的组件之一[2]，大约42%的系统故障可归因于功率开关器件故障[3]。提高变换器可靠性的自然方法是使用高度可靠的功率开关器件。然而，硅和宽禁带半导体器件的可靠性和耐用性问题仍未完全解决[4]。飞跨电容器多电平变换器具有冗余特性[5]，即一个或多个功率开关器件出现故障，变换器仍可以运行（尽管功率水平或性能降低）。因此，要求在能够进入容错模式之前迅速检测并识别出开关器件的故障。

现在越来越多的研究点集中在飞跨电容多电平DC-DC 变换器的故障诊断中。文献[6]报道了一种基于相电流的多相多电平变换器的故障检测方法，通过检测相电流可以识别多电平变换器中短路和开路故障，但是无法准确定位故障器件。因此，无论分支中是否有健康的功率开关器件，容错算法都需要切断整个电路。文献[7]在多电平变换器中检测飞跨电容电压，可以准确定位故障器件。但是，广泛使用的FCMC电平数通常高于3，且为变换器中的每个功率开关器件都配备电流、电压传感器来检测变换器的健康状态，使得成本过高。除了成本因素以外，由于较大的无源分量，控制变量可能会缓慢地变化，从而导致故障诊断的时间持续较长。文献[8]提出一种基于磁分量电压的两电平DC-DC变换器故障检测方法，但是方法局限于两电平。文献[9]在直流系统中串联电感进行了分析。……