级联H桥作为多电平拓扑结构中的一种,具有电路简单,易于拓展的特点,用作光伏逆变器时,其每个H桥单元的直流侧均可由一块独立的光伏板供电,通过调节各H桥单元的输出电压即可改变各单元输出功率,进而控制各H桥单元直流侧电压,以实现每块光伏板的最大功率点电压跟踪,提高系统的发电量。因此,级联H桥逆变器在光伏系统中应用广泛。在高压大功率的应用场合,H桥单元数的增多将引入大量的功率开关管器件,这也就增大了逆变器出现开关管故障的概率,进而影响到逆变器的可靠运行。本文针对开关管常见的开路故障问题先后研究了基于软件思想和基于硬件思想的诊断方法。其中,基于软件思想的诊断方法利用系统原有的传感器采集相应的量,并经过一定的运算得出故障特征值,再与判据值比较得出诊断结果,该方法方便实现且无需添加额外的传感器,可在一个工频周期内完成诊断;基于硬件思想的诊断方法,需在每个H桥单元交流输出侧增加电压传感器,增加了系统硬件上的复杂程度,但提高了诊断速度,可在一个载波周期内完成诊断,个别管子故障可在半个载波周期内完成诊断。考虑到诊断速度对系统可靠运行的重要性,本文以基于硬件思想的方法为基础,进行容错控制的研究。在诊断完成后需采取相应的容错控制方案,以维持逆变器的稳定运行。容错控制也分软件思想和硬件思想,其中,软件思想利用叠加零序分量的方式提高电压利用率及实现功率分配,硬件思想通常采用备用的H桥单元顶替故障单元来维持逆变器运行。本文基于软件思想研究了一种容错控制方案,通过在三相逆变器侧输出电压中叠加基频零序分量实现功率分配,以使正常的H桥单元仍能工作于最大功率点,通过叠加三倍频零序分量进一步提高直流侧电压利用率,且利用向量合成思想推导出零序分量的代数计算方法,无需复杂的角度计算,利于节省处理器的运算时间,并针对如何在故障情况下提高逆变器输出功率的同时保证网侧功率稳定这一问题进行分析,给出控制方案。为验证本文所提开关管开路故障诊断方法及容错控制方案的有效性,在实验室搭建了一台1.5KW的三相9电平级联H桥逆变器样机。实验结果证明本文所提方案具有工程应用性,适用于光伏发电系统。