我国地域辽阔,能源分布极不均衡,为满足“西电东送、北电南供、多能互补”的能源供给格局,建设直流电网成为了远距离、大容量电力能源供给的有效方案。随着电力电子技术的发展,多电平均压型DC-DC变换器（multilevel voltage-balancing DC-DC converter,MVBDC）凭借其软开关、效率高、模块化、能量双向流动等优点,在直流电网、城市轨道交通等领域展现出良好的应用前景。上述应用场景对变换器的可靠性要求较高,然而传统MVBDC普遍缺乏容错及故障阻断能力,可靠性较低。为此,本文在传统MVBDC的基础上,通过添加容错电路和冗余模块,提出一种容错型多电平均压型DC-DC变换器（fault-tolerant multilevel voltage-balancing DC-DC converter,FT-MVBDC）。除了具有传统MVBDC的特点,FT-MVBDC同时能够有效处理模块故障以及直流侧短路故障。本文将分别围绕FT-MVBDC电路拓扑、工作原理、模块故障以及直流侧短路故障开展研究。首先,分析了FT-MVBDC的工作原理,研究了FT-MVBDC正常工作、模块故障以及直流侧短路故障三种典型工作模态;然后在FT-MVBDC等效模型基础上分析了其损耗特性。其次,针对FT-MVBDC典型的模块故障和直流侧短路故障,开展故障特性分析以及容错控制、故障阻断策略的研究。对于模块故障,采用容错控制策略,实现FT-MVBDC模块故障后的持续运行;对于高压直流侧短路故障,采用基于封锁所有开关管脉冲信号的故障阻断策略,避免直流支撑电容组的短路放电烧毁;对于低压直流侧短路故障,采用基于占空比调制的故障阻断策略,避免FT-MVBDC内部发生过流烧毁。最后,搭建仿真模型和实验平台,对上述理论分析、容错控制和故障阻断策略进行仿真和实验验证。仿真和实验结果均表明了FT-MVBDC容错控制和故障阻断策略的有效性和可行性。