近年来,模块化DC-DC变换器系统因其灵活性高,扩展性强,电压电流应力小等优点,被广泛应用于各类大功率DC-DC电源场合,如通讯、航空航天、高压直流输电等。为保障系统更加安全优质的运行,其可靠性应得到充分的重视。工业研究调查表明,导致电力电子变换器失效的最主要因素是功率开关管的开路和短路故障。因此,有必要针对开关管故障设计一种实时诊断方案,并采取相应的容错控制以保证故障发生后的连续运行。基于此,本文针对模块化DC-DC变换器系统,设计了一套开关管故障诊断及容错策略,可显著提高系统可靠性。本文首先介绍了一种模块化串并联DC-DC变换器系统的控制策略,可保证输出的稳定以及各模块间的功率均分,为后续的故障诊断与容错控制提供基础支撑。通过对DC-DC变换器故障特征进行分析,本文选取磁性元件电压信号作为诊断依据,该信号可通过集成到磁芯上的辅助绕组实时获取,无需额外传感器。从单个变换器出发,基于磁性元件电压与开关管驱动信号的时序特征设计了诊断电路,可在一个开关周期内识别故障,适用于大多数PWM型DC-DC变换器。将该诊断电路应用于多模块系统,可以对多模块系统故障进行准确的诊断和定位。诊断结果不受模块间连接方式的影响,适用于各种串并联结构。同时,为进一步提高诊断电路的可靠性,防止误诊断,设计了预防误诊断的硬件电路,对原故障诊断电路进行优化。新的诊断电路在维持快速有效的故障诊断的同时,具有更好的动态适应性。得到故障信息后,设计了相应的容错方案,使得故障模块被立刻隔离,同时选择性投入冗余模块,以保证系统正常工作。容错过程中合理的时序控制保证了快速平滑的动态投切。搭建了一个三模块正激变换器系统,实验验证了该诊断和容错方案在四种基本组合式系统中的有效性。故障发生后能迅速对故障进行识别和定位,之后容错电路动作,快速完成系统重构,维持系统继续稳定运行。