柔性直流输电的飞速发展、电能质量治理设备所需容量不断提高以及高压电机交流变频调速技术的日益推广使得交直流电能转换设备的高压大功率化成为重要发展方向。为解决变换器的高压大功率化与开关器件耐压等级不够的问题,早期的解决方案是将开关器件直接串并联使用。随着技术的发展和研究的深入,多电平技术的诞生为上述问题提供了更好的解决方案。经过三十多年的研究和发展,多电平变换器技术已经完善成为一个全新的电力电子学科,并得到了越来越普通的应用。其中,由于采用固定结构模块串联结构,MMC可以很容易地满足更宽的电压等级要求,且桥臂结构设计灵活多变,方便实现多种控制目标以适应不同的应用需求,为高电压大容量交直流电能变换提供了更加优越的实现途径。本文旨在研究MMC的运行控制方法,针对变换器的调制算法、子模块均压控制、启动解锁控制方案以及内部二倍频环流抑制等关键问题展开了深入的研究,论文的主体内容如下:首先,结合变换器拓扑结构特点介绍了MMC的基本运行机制,建立了变换器的数学模型,并重点分析了MMC不同调制策略以及均压方法的优缺点,并针对传统的最近电平调制提出了一种改进调制策略。搭建了系统的详细仿真模型,仿真计算结果验证了理论分析的正确性。其次,对MMC的预充电过程进行了详细分析。将MMC的启动过程划分为不可控启动和可控启动两个过程进行了详细研究,通过定量计算启动过程中出现的最大电流提出了预充电限流电阻的配置方案。针对可控预充电过程提出一种解锁控制方案,仿真结果验证了所提方案能够将子模块电容电压快速提升至稳态参考值,实现变换器的平滑启动。最后,理论推导了MMC内部二倍频的形成机理并分析了MMC内部环流的数学模型,进而根据变换器拓扑结构特点提出了基于交叉耦合控制策略的新型环流控制算法,该算法能够实现MMC内部二倍频环流的快速抑制,能够显著提升MMC的电能转换效率。最后,通过搭建软件仿真模型验证了所提控制策略的有效性。