多端直流网络在解决多电源供电和多落点受电的输配电问题起到了关键作用,同时实现多个交流系统的连接和故障情况下的电网隔离。在多端直流网络中,拓扑结构繁多、控制系统复杂、保护技术要求高是当前研究的难题。模块化多电平换流器(Modular multilevel converter,MMC)作为新一代换流器,具有电平数多、谐波含量少、开关损耗小、冗余扩展简单等诸多优点,同时正在向高电压、大容量方向快速发展。在高压直流输电、直流配电网、柔性交流输电系统、定制电力等诸多领域有着广泛的应用。尤其在降低系统成本,提高可靠性,改善过负荷能力等方面发挥重要作用。本文针对模块化多电平换流器及其控制方法展开研究,基于模块化多电平换流器数学模型建立多个MMC-MTDC系统的仿真模型,实现了多端直流网络系统的控制优化。本文针对多端直流网络的控制优化主要做了以下几个方面的工作:(1)针对MMC技术、多端直流网络控制技术、国内外研究现状以及发展动态进行系统分析,归纳总结出MMC的控制结构以及基于MMC的多端直流网络控制方法,并分析现有的基于MMC的多端直流网络存在的问题。(2)重点研究MMC系统的拓扑结构以及工作原理,在此基础上详细分析了开关函数模型、等效电路模型以及微分方程模型,介绍MMC系统的几种调制方式,引入MMC系统的电容均压和环流抑制控制器结构。(3)基于MMC系统的数学模型和控制系统的基本原理,搭建基于MMC的多端直流网络的换流站级控制器,并建立MMC-MTDC系统级的三端MMC-MTDC系统仿真模型进而实现系统的主从控制基本功能。(4)详细分析MMC-MTDC系统的预充电及协调启动控制方法,搭建了五端MMC-MTDC的多端直流网络系统的预充电与协调启动模型,实现系统的预充电与启动,减少系统在启动过程中的暂态能量冲击。同时针对几种典型短路情况的故障恢复启动提出一种适应故障恢复的控制器调节的控制方法,实现快速恢复启动。(5)对MMC-MTDC系统的各个阶段的停机控制及优化方法展开分析,并在多端直流网络仿真模型的基础上,对MMC换流站的能量反馈和能量消耗阶段的几种优化方法进行仿真,验证优化停机控制方法的有效性。同时通过冗余控制方法建立基于冗余增加切换的的多端直流网络的协调启停控制方法,最大限度地提高能量利用效率和系统稳定性。