电力电子技术使电能的应用变得更加灵活,目前已广泛应用于电力系统的发、输、配、用各个阶段,是未来电网发展升级中的重要技术。电力电子设备在电网中的不断渗透导致电力系统呈现出电力电子化的特点,在使电网变得更加高效可控的同时,也带来了多个方面的潜在问题,设备可靠性就是其中之一。由电力电子器件组成的电力电子设备在电网中表现得既重要又脆弱,尤其是在高压大功率应用场合,因此保障其安全可靠运行显得尤为关键。在工程实际中,增加冗余结构是提高设备可靠性的常用方法,具有简单易行的优点,而高压大功率变换器中模块化的设计恰好十分有利于冗余模块的配置,将两者进行有机结合是提升电力电子设备可靠性的重要手段,非常具有研究价值。首先本文将产品可靠性概念应用于电力电子设备,应用概率论的相关知识建立了系统的数学模型,引入可靠性函数、故障率、平均无故障时间等参数,并以此来定量评估系统的可靠性,讨论并比较了两种电力电子器件可靠性模型与三种系统可靠性建模方法。接着本文重点分析了应用载波移相调制的级联H桥结构与MMC结构,将两者的冗余拓扑与冗余控制进行了统一,分析对比了冗余拓扑中的并联结构,串联结构与通用子模块结构,分析对比了冗余控制策略中的热备份运行和冷备份运行,为冗余拓扑设计与冗余控制选择提出了建议。最后本文针对不同拓扑结构的电子电力变压器进行了冗余设计,从经济性与可靠性的角度探讨了子模块电压等级与冗余子模块数量的选取,提出了一种适用于模块化结构电力电子设备的优化配置策略,应用Matlab上的Simulink平台搭建了电子电力变压器的仿真模型,验证了所提冗余结构与冗余控制的可行性与有效性。