相比两电平逆变器,多电平逆变器有着逆变效率高、功率开关管应力低、产生的电磁干扰较小和输出电能质量高等优点,得到了广泛的应用,特别是中、高压场合。但多电平逆变器有着更多的功率开关管,发生故障的几率也随着增加。故障会使得逆变器系统的输出波形发生畸变,给使用部门带来一定的损失。为了提高逆变器系统的稳定性,研究其故障诊断与容错控制技术是非常必要的。本文以性能稳定、控制方法简单的中点钳位型（Neutral Point Clamped,NPC）多电平逆变器为研究对象,研究其功率开关器件开路故障后的容错控制策略,使逆变器在某些故障情况下仍能得到稳定的输出,提高系统的可靠性。首先,以NPC三电平逆变器为例,分析了NPC逆变器的拓扑结构、工作原理以其空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM）策略,并在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建了仿真模型。针对NPC三电平逆变器,建立了混合逻辑动态（Mixed Logic Dynamic,MLD）模型,且构建了对应的电流状态估计器。根据状态估计器和实际系统之间的残差得到逆变器故障后的三相电流残差,经Clarke变换将三相电流残差转化为电流残差矢量。依据电流残差矢量的相角和幅值确定故障的具体位置,并得到能够表示故障信息的信号。然后使用冗余桥臂的容错方法,在获得诊断信号的基础上切换容错控制结构,使用第四桥臂代替故障功率管所在的桥臂工作,实现逆变器的容错控制。仿真实验表明,该方法能够快速的实现对逆变器的故障诊断与容错控制,且容错后不会造成逆变器降额运行。针对NPC五电平逆变器,对功率开关管开路故障后的电压空间矢量进行分析,根据逆变器本身是否具有容错能力将功率开关管开路故障分为Ⅰ型故障和Ⅱ型故障。发生Ⅰ型故障后,利用NPC五电平逆变器本身存在的冗余空间矢量采取冗余空间矢量容错策略,然后相对应调整SVPWM调制算法。发生Ⅱ型故障后,采取拓扑重构的容错策略。在一个双向导通器件的帮助下,使故障相与直流母线中点相连。根据故障后的空间矢量分布,得到空间矢量合成方法及其SVPWM调制算法。在MATLAB/Simulink中进行了仿真验证,实验结果表明了在发生单管故障后,两种容错策略都能使得逆变器持续稳定运行。最后,通过两电平逆变器和NPC三电平逆变器组合成一个具有容错能力的模块化五电平逆变器。当NPC三电平逆变器模块中的功率开关管发生开路故障时,采取冗余空间矢量容错策略;当两电平逆变器或双向导通管发生开路故障时,断开两电平逆变器模块与直流母线之间的连接,仅使NPC三电平逆变器模块工作。相比NPC五电平逆变器,该五电平逆变器有着更少的功率开关器件。仿真结果表明,所提出的五电平逆变器拓扑能够正常运行,且针对功率管开路故障有较好的容错性能。