随着我国经济实力迅速提升,建设高压大容量电力网络系统,发展大规模、远距离输电,提高电力输送容量,增强供电可靠性,改善电能质量,必然需提高电力电子装置变换电压等级。模块型换流器具有模块化、可冗余、输出波形质量好等特点,特别适合在高压大容量领域。随着电压等级不断提升,换流器子模块数量会大量增加,不仅使系统增添大量硬件,而且需耗费大量运算资源,致使换流器电容电压均衡控制更加复杂多变;传统排序算法的均压策略虽能实现电容电压均衡,但存在开关频率高、损耗大、计算量大等问题。如何减轻控制器运算量、降低开关次数,一直是国内外学者研究重点。首先,论文立足目前模块型换流器的国内外发展现状,详细概述了换流器主电路拓扑、子模块拓扑、电容电压均衡策略以及应用等方面;随后分析了模块型换流器工作机理,建立了换流器等效电路以及dq两相旋转坐标系下的频域数学模型,推算出输出量与输入量的关系以及换流器的稳态工作特性,为控制策略奠定基础;紧接着从桥电路损耗、桥臂能量脉动、电容离散性、脉冲延时深入分析了电容电压失衡原因;然后研究了最近电平调制策略、传统排序算法以及传统排序方法存在的问题,提出改进优化有排序均压策略,在桶排序的基础上加入关键字冗余处理与重排序判据优化开关次数和控制器的计算量;并对模块型换流器进行了整体设计,为下一步实验平台开发奠定基础。最后,基于MATLAB软件平台,搭建了 21电平半H式模块型换流器高压直流输电系统仿真模型。优化后的桶排序相比冒泡法等传统排序方法,在关键字优化处理和重排序判据双重作用下,换流器的开关次数、比较次数、仿真耗时以及排序次数明显降低,可有效降低开关频率、计算复杂度,均压效果与传统方法相同,验证了优化排序算法的有效性。