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三电平中点钳位型(Neutral-Point-Clamped, NPC)逆变器自1981年被提出以来,已广泛应用于众多领域。然而,某一桥臂的功率开关器件发生故障将对三电平NPC逆变器的安全运行造成严重威胁。对此,可将三电平NPC逆变器转化为单桥臂故障容错拓扑,使其在某一桥臂故障后能够转化为八开关三相逆变器(Eight-Switch Three-Phase Inverter, ESTPI)。本文对ESTPI多种空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse-With Modulation, SVPWM)算法、直流电压利用率提高方法和ESTPI-异步电机传动系统兼顾直流侧电容电压波动抑制的模型预测控制算法进行了研究。首先,介绍了三种ESTPI的拓扑及其对应的SVPWM算法的基本原理,并研究了ESTPI的数学模型。为了揭示三种ESTPI各自基于全部电压矢量的SVPWM算法SVPWM-1和基于六个小矢量与零矢量的SVPWM算法SVPWM-2的内在联系,对这六种SVPWM算法进行了比较研究。为了提高ESTPI直流电压利用率,对其SVPWM过调制算法进行了研究,并提出了一种基于叠加原理的SVPWM-2过调制算法。通过仿真和硬件在回路(Hardware-in-the-loop, HIL)实验对理论分析的正确性进行了验证。然后,介绍了ESTPI的载波脉宽调制(Carrier-based Pulse-Width Modulation, CBPWM)算法的基本原理。基于规则采样法,分别推导了SVPWM-1和SVPWM-2线性调制区等效CBPWM算法,并对这两种CBPWM算法进行了比较研究,从而揭示了SVPWM-1和SVPWM-2的内在联系。为了从CBPWM算法角度出发,提高ESTPI直流电压利用率,基于规则采样法,推导了基于叠加原理的SVPWM-2过调制算法等效CBPWM算法,并归纳了ESTPI全调制度范围内SVPWM算法等效CBPWM算法调制函数变化规律。通过仿真和HIL实验对理论分析的正确性进行了验证最后,为了使ESTPI异步电机传动系统在抑制直流侧两电容电压波动的同时使输出满足要求,提出了一种基于六个小矢量和零矢量的有限控制集模型预测转矩控制算法。通过仿真和HIL实验对理论分析的正确性进行了验证。