1.一种基于电压残差的级联H桥变换器故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据系统开关控制信号和交流侧电流极性得到正常情况及不同开关管故障下的开关函数；将单相级联H桥变换器划分为n个模块，分别得到其对应的开关函数；

步骤2：根据开关函数和级联H桥变换器的电路拓扑，得到单相级联H桥变换器输入电压计算模型和对应模块的状态估计模型；

步骤3：将实时监测得到的电压和电流值，输入步骤2得到的电压计算模型和对应模块的状态估计模型得到输入电压计算值和对应模块的状态估计值；将故障电压估计值等效为电压计算值，根据步骤1得到的不同故障条件下的开关函数得到不同故障下的电压残差的理论分析值；

步骤4：判断步骤3得到的电压残差的理论分析值的绝对值是否超过设定阈值Tth，若否则未发生故障，则返回步骤3；若是则转入步骤5：步骤5：若在残差小于负阈值时开关函数等于1或0，在残差大于正的阈值时开关函数等于0或-1，则第i个H桥变换器模块的计数器增加1，其他模块的计数器减1；若n个计数器中出现最大值，则输出对应模块为故障模块转入步骤6，否则返回步骤3；

步骤6：判断对应模块的开关控制信号是否与故障特征匹配，若是则为故障开关，若否则转入步骤3；

所述步骤1中开关函数构建过程如下：

S11：定义第i个H桥模块左桥臂为ai桥臂，右桥臂为bi桥臂；ai桥臂上方开关管Ti1，Ti1反并联二极管为Di1；ai桥臂上方开关管Ti2，Ti2反并联二极管为Di2；bi桥臂上方开关管Ti3，Ti3反并联二极管为Di3；bi桥臂下方开关管Ti4，Ti4反并联二极管为Di4；开关管对应控制信号为si1、si2、si3、si4，1表示导通信号，0表示关断信号；

定义第i个H桥模块ai桥臂和bi桥臂的开关函数Kia和Kib为：S12：则第i个H桥模块开关函数Hi为：

Hi＝Kia-Kib

S13：根据开关状态，正常情况下第i个H桥模块开关函数Hi为：式中：δ为描述网侧电流极性变化的逻辑变量， 为δ取逻辑非， 为si2取逻辑非， 为si4取逻辑非； iN为交流侧电流；

S14：故障条件下，第i个H桥模块故障，其开关函数Hi′为：开关管Ti1开路故障：

开关管Ti2开路故障：

开关管Ti3开路故障：

开关管Ti4开路故障：

式中： 为si1取逻辑非， 为si3取逻辑非；

所述步骤2中，单相级联H桥变换器输入电压计算模型如下：式中：uab,m(k)为输入电压在第k时刻的计算值，uN(k)为网侧电压在第k时刻的值，iN(k)为第k时刻网侧电流值，iN(k-1)为第k-1时刻网侧电流值，LN为网侧等效电感，RN为网侧等效电阻，Tc为控制周期；

单相级联H桥变换器状态估计模型包括正常状态下的估计模型和故障状态下输入电压的估计模型；

正常状态下的估计模型如下：

式中：uab,e(k)为正常状态下输入电压在第k时刻的估计值，ui(k)为第i个H桥模块第k时刻的值；

故障电压估计值可等效为计算值，即

u′ab,e(k)＝uab,m(k)

第i个H桥模块故障条件下，输入电压的估计模型为：式中：u′ab,e(k)为第i个H桥模块故障条件下输入电压在第k时刻的估计值，uj(k)为j个H桥模块第k时刻的值，Hj为第j个H桥模块的开关函数；

所述步骤3电压残差理论分析值如下：

第i个H桥模块，Ti1开路故障时，电压残差理论值rab,i1(k)为：第i个H桥模块，Ti2开路故障时，电压残差理论值rab,i2(k)为：rab,i2(k)＝(si2δui(k))/Udc第i个H桥模块，Ti3开路故障时，电压残差理论值rab,i3(k)为：rab,i3(k)＝(si3δui(k))/Udc第i个H桥模块，Ti4开路故障时，电压残差理论值rab,i4(k)为：式中：ui(k)为直流侧电压，Udc为直流侧参考电压值。