柔性直流电网技术因其在新能源接入、远距离能量传输方面的优势受到国内外电力系统领域的高度关注。柔性直流电网是以电压源型换流器(Voltage Source Converter,VSC)为核心设备、以直流形式实现电能传输的新型电力网络。其中基于模块化多电平换流站(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性直流系统在适用性及波形质量方面更优,成为当前柔性直流的主流技术方向。构建多电压等级柔性直流电网成为未来电力系统的发展趋势,而作为一种新兴电力系统形式,柔性直流电网的发展也面临着若干技术难点亟待解决。论文深入研究新能源经柔性直流并网造成传统交流电网惯量下降问题,从原理上解释了MMC换流站低惯量特性成因。在此基础上,设计了基于MMC换流站的虚拟惯量控制器,利用MMC换流站分布电容储能模拟暂态过程中旋转同步机组调频过程,提升交流电网稳定性。针对虚拟惯量控制过程中电容储能改变造成的直流电压波动问题,本文设计了一种冗余子模块电压主动支撑控制策略,结合电容电压偏离幅度,实时调整各相投入子模块数目,实现在换流站电容储能变化,电压波动情况下维持直流系统电压稳定,找到兼顾交流频率稳定性与直流电压稳定性的平衡点。此外,本文提出一种模块化多电平动态投切直流变压拓扑(Modular Multilevel Dynamic Switching DC Transformer,MMDT),基于模块化设计思路,借助变压子模块动态投切实现能量连续传输及电压等级变换,其控制系统灵活高效,减少器件需求,体积质量较小,并具备良好扩展适应性。论文深入研究MMDT能量传输过程,详细分析MMDT变压器开关器件运行过程电压、电流特性,在此基础上给出变压器参数设计思路。此外,针对单向潮流、多端口多电压等级变换、电网间潮流控制等多个场景对MMDT基本拓扑及控制策略进行适应性调整,也进一步验证了MMDT较好的扩展性。