电力变换器作为高效电能变换单元,普遍应用于并网型可再生能源发电、柔性交流输电、大功率交流电机调速、电动汽车、能量存储系统等领域。电力变换器故障后将引起设备部分子系统故障甚至整套设备功能失效,影响设备生产效率造成安全事故。为实现生产设备的高效运行,需要确保电力变换器稳定不间断运行。为此,电力电子容错运行与控制逐渐成为研究热点。为应对变流器单一桥臂器件故障,本文将三相四开关拓扑结构引入并网变流器故障后的容错运行。研究分别从“正常运行并网变流器建模与控制”和“故障后容错运行并网变流器调制、建模与控制”两个方面展开,以期实现变流器良好不间断的并网运行性能。针对正常运行模式下的并网变流器,研究从三相六开关并网变流器的矢量调制、系统建模和控制器设计入手,建立了详细且适于控制器设计的小信号模型。该模型能够准确描述正常运行下变流器动静态特性,基于该模型设计的调节器可以提供并网变流器理想的动静态特性。此外,本文还进一步提出了一种无需扇区划分和三角函数运算的矢量调制算法。对故障后容错运行的并网变流器,本文的研究集中于矢量调制算法和改善并网电流品质。文章首先对变流器故障后容错运行的基本工作原理进行了详细分析,揭示了直流侧串联电容中性点电压波动的固有原因。其次,进一步分析指出并网电流出现三相不平衡以及低次谐波电流现象的本质原因,并提出一种无需扇区划分和三角运算的矢量调制算法。另外,为评估不同调制方式对电流品质的影响,对两种不同零矢量组合方式下的并网电流品质进行性能评估,以便选择并网电流品质较好的调制算法。最后,详尽的仿真和实验结果验证了本文所研究内容的正确性和实用性。