随着现代电力电子系统的规模扩大和自动化水平的提高,对系统的可靠性要求也日益增加。功率变换器作为电力电子系统中最易发生故障的部件之一,对其进行故障容错可以大幅提高系统的可靠性和安全性。交-直-交功率变换器(背靠背变换器)由于具有可实现能量双向流动,电流谐波小,电能质量高等优点被广泛应用于工业生产、电力驱动系统和并网发电等应用中,本文以背靠背变换器供能的异步电机为对象,对其进行无冗余容错而采用的共享桥臂方案展开了深入系统的研究。针对共享桥臂方案,比较常见的错后系统控制算法是“双零序信号注入”算法。为了解决基于SPWM的“双零序信号注入”容错算法母线电压利用率低的问题,本文深入分析了容错算法的控制原理,总结出导致系统电压利用率低的原因,通过对整流侧和逆变侧分别注入在线计算的三次谐波,这个问题得到极大地缓解。另外本文还对基于SVPWM“双零序信号注入”的传统容错算法进行了研究,分析出限制传统算法系统性能的原因,并提出一种改进型的容错算法。改进型算法着眼于优化单个周期内的占空比信号,这大大减少有效电压矢量的畸变,这种算法可以提高母线电压的利用率同时使系统在负载较高和转矩较大时谐波含量减少。为了保证系统在发生随机故障后能够从健康状态平滑切换到错后状态,减少容错控制系统重构过程的复杂度,本文将表征变换器功率器件故障信息的健康桥臂二进制变量引入到调制器中,建立了一个一致性的调制信号产生机制。这样容错系统能够根据故障位置实现硬件拓扑自动重构,控制算法自主更新。采用该算法可以大大减少对控制器资源的消耗并极大地提高管理复杂的电力电子系统故障的效率。最后,通过全面系统的仿真和物理实验,本文中所提算法的正确性和可行性得到了验证。