近年来,由于光伏等新能源产业日渐兴起,直流配电技术得以快速发展。在直流配电系统中,直流变换器承担了潮流控制、系统能量协调的重要任务,受到了较为广泛的关注。其中,三有源桥变换器（Three-port active bridge,TAB）具有电气隔离、功率双向传输、多电压等级变换的优点,不仅适用于多母线间的能量交互,在新能源接入的场景中也扮演了重要的角色。目前对TAB开展的研究以稳态运行优化为主。而TAB端口耦合性强,在发生故障时可能导致其他端口面临暂态冲击。故障下变换器的退出运行使多个端口处于瘫痪,阻断能量传输。因此,分析TAB在内外部故障下的运行特点,寻找故障下的容错运行方法意义重大。本文以TAB为研究对象,分别分析了端口短路与功率器件开路故障下的暂态特性。针对端口短路故障,提出了一种基于移相功率补偿的非故障端口穿越策略,维持端口稳定传输;针对功率器件开路故障,提出了基于对称运行原理的容错方法,消除内部直流偏置。文章的具体工作如下:首先提出了一种外部端口短路故障下TAB的非故障端口穿越策略。为了区别不同类型的故障特性,将短路情况分为输出侧直接短路与非直接短路,分析故障态下端口电压电流的暂态特性;计算故障工况下TAB内部高频电流,并探究电压跌落时长对产生直流偏置的影响;对于电压瞬时跌落的情况,计算各端口产生的直流偏置大小,根据变换器内部耦合原理,计算故障端口电压跌落引起的非故障端口暂态冲击;提出了一种基于功率补偿的移相角选取方法,以实现非故障端口的故障穿越,并利用仿真和实验进行了验证。其次,提出了一种功率器件开路故障下的TAB容错运行方法。利用模态分析方法对器件开路后的内部电流路径进行分析,根据电流与高频电压信号实现故障的定位;对不同工作模式下发生开路的电流特性进行分析,求解各绕组的直流偏置大小,分析了功率器件开路对端口传输特性的影响;基于器件开路后TAB不对称的运行结构,提出了闭锁相同桥臂开关管的容错运行方法,该方法能在消除直流偏置的基础上,一定程度上保证功率输出端口的稳定运行;最后推导了该方法下的端口功率传输范围,仿真和实验均验证了该方法的可行性。最后,搭建了额定功率为5k W的TAB实验样机平台。完成了部分硬件电路设计工作,包括核心板的电源、时钟等外围电路,以及底板的电源、采样调理电路与硬件保护电路;构建了软件主程序的框架,并基于软启动和故障保护的基本原理完成了流程图设计与程序实现。