电力电子技术能够实现高效的电能变换，其在航空航天、风力发电等领域都具有广泛应用，然而电力电子电路通常工作在高频率的开关工作方式下，属于强非线性系统范畴，这给电力电子电路的工作稳定性和安全性带来巨大挑战。电力电子电路一旦发生故障，轻则造成电器产品损坏，重则造成重大人员伤亡和财产损失，威胁社会和谐稳定。对电力电子电路进行故障预测，可以有效预警系统故障，实现事后、事中维修向事前维修转变，防止各类事故发生。因此，研究电力电子电路故障预测技术在工程实践中具有重要理论研究意义和经济效益。本文以实现电力电子电路故障预测为目标，从电力电子电路等效模型的建立、故障仿真和故障预测等方面出发，主要研究了以下几个方面内容：（1）电力电子电路主要器件等效电路模型及其失效机理分析。通过分析功率MOSFET、电解电容器、二极管和电感的等效电路模型和失效机理来确定表征器件健康状况的故障特征参数。（2）建立典型电力电子电路的键合图模型并实现其故障仿真。建立了非理想Buck变换器和非理想Boost变换器的键合图模型，对电路实行在线故障注入，观察故障仿真波形，验证了电解电容等效串联电阻增大会导致输出电压纹波增大这一理论推导结果。根据非理想情况下Buck变换器和非理想情况下Boost变换器平均模型，建立了相应的平均键合图模型，平均键合图模型能够缩短计算机仿真时间，直观地观察系统输出。（3）研究了电力电子电路元件级和系统级故障预测方法。针对电力电子电路工作在高频、非线性方式下的特点，以电解电容器等效串联电阻和电容量作为电解电容器的故障特征参数，以电路输出电压平均值和输出电压纹波值作为系统性能退化指标，采用粒子滤波（PF）、卡尔曼滤波算法和灰色预测模型分别进行了元件级和系统级故障预测，并比分析了三种预测方法在电力电子电路故障预测中的效果和性能。