随着高压大功率的直流输电系统逐步取代传统的交流输电系统，换流器作为交直流电流变换的核心设备，正逐步向多电平方向发展。模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)以其高度模块化、易于集成，输出波形质量高等优点而备受关注。由于MMC的每个子模块均存在一个充放电电容，由此带来了一系列的问题，包括系统运行过程中各个模块电容间的均压问题，以及三相间能量不平衡引起的三相间的环流问题。
　　本文以模块化多电平换流器为研究对象，通过建立数学模型，详细分析其工作原理和特点，并推导桥臂三相间环流产生的原因。根据均压和环流抑制效果设计子模块电容和桥臂电抗器参数，并介绍子模块电容预充电的自励式和他励式充电方式。
　　针对子模块电容电压波动问题，本文提出一种分级式均压控制策略。为了抑制三相间环流，本文在传统的二倍频负序环流抑制方法的基础上，提出基于αβ坐标下准比例谐振控制的环流抑制方法，该方法无需d-q解耦和前馈补偿控制，但每一阶谐振控制器只对应一个截止频率，随着阶次增多，控制复杂。因此，本文同时提出一种基于双d-q坐标下PI和重复相结合的复合控制环流抑制方法，该方法不仅可以实现正、负环流的抑制，与前两种环流抑制方法相比，具有更优越的性能。
　　本文对基于模块化多电平换流器的直流输电系统的总体控制策略进行研究，并设计该系统的双闭环控制。首先，研究当系统向有源网络供电时，不同工况下系统的动、稳态工作特性，以及系统的故障耐受能力。其次，针对电压源型换流器直流输电系统的特点，对系统向无源网络供电时进行稳定性分析。最后，通过仿真软件和实验平台对所提控制方法进行验证，证明所提方法的正确性和有效性。