模块化多电平换流器，简称MMC，可以将多个子模块串联，适应不同电压等级，不受功率器件容量限制。但是，由于MMC存在的环流和子模块电容的均压等问题，导致成本和功耗增加，使得控制较为复杂。传统的PID控制器跟踪精度不高，而分数阶PIλDμ控制器的可调范围更广，理论上应该能获得更好的控制效果。本文采用分数阶PIλDμ控制策略来对MMC并网系统进行设计，所做主要工作如下：
　　首先对MMC进行建模，分析它的工作原理以及建立数学模型，计算出模块化多电平逆变器内部电路中的相关参数。设计了基于分数阶PIλDμ控制器的环流抑制策略，和子模块电容电压控制策略。对光伏电池的特性进行了分析，设计了一种基于分数阶PIλDμ控制器的功率前馈双闭环控制策略，内环采用分数阶PIλDμ控制器跟踪基频电流，外环引入功率前馈控制，提高电压跟踪速度。
　　其次对分数阶微积分理论基础进行介绍，将几种近似方法进行充分对比，选择近似效果更好的改进型Oustaloup近似法，对控制器进行设计。在对不同阶次和频段下的Oustaloup滤波器的近似效果进行对比后，给出进行分数阶控制器设计时的Oustaloup滤波器的最优参数选择原则。接着采用改进的Oustaloup近似法对分数阶PIλDμ控制器进行设计，分析了分数阶PIλDμ控制器中的λ值和μ值对系统的影响及其规律。
　　然后在Simulink中搭建系统模型，仿真并比较基于整数阶PID控制器和分数阶PIλDμ控制器的环流抑制策略，以及子模块电容电压控制策略，证明分数阶PIλDμ控制器能更好抑制环流中的谐波，改善桥臂电流和电容电压畸变率，具有更好的控制效果。对光伏并网系统进行仿真，比较基于传统PID控制器的控制系统，和基于分数阶PIλDμ控制器的功率前馈双闭环控制系统，对逆变器直流侧电压变化的跟踪速度快慢，结果表明，基于分数阶PIλDμ控制器的功率前馈双闭环控制系统跟踪速度更快，并通过仿真分析，证明该控制系统具有较强的鲁棒性。
　　最后分别利用模糊算法和改进粒子群算法，对分数阶PIλDμ控制器参数进行优化，仿真结果表明，两种算法都优化了分数阶PIλDμ控制器参数，相对而言，模糊算法优化效果更好。