模块化多电平变流器(Modular Multilevel Converter,MMC)是一种级联式的多模块化电压型逆变器,与传统的双电平,三电平逆变器结构相比,利用最近电平调制(NLM)的调制方法,电平数量的增加使输出电压波形接近调制波,波形质量较高。对于动态电压共享要求低,电压等级容易扩展,可靠性高等优点,在长距离大容量传输,孤岛电力供电,电压分布式发电,城市配电网扩容,电能质量控制等方面具有广阔的应用前景,是大容量高压直流输电的技术趋势。目前对针对电网电压平衡时MMC-HVDC的控制技术较为成熟,但在电网电压不平衡时,系统网侧产生的负序电流会导致MMC环流含有高次谐波,有功、无功功率出现二次波动,直流母线电压波动等问题。本文为了解决这些问题,首先分析了MMC的拓扑结构及电网电压不平衡时MMC的工作原理及功率特性,开展了电网电压不平衡时协调控制策略的研究。针对电网电压不平衡时,抑制负序电流及抑制功率波动需要分开控制的问题,提出一种电流/功率的协调控制策略。对MMC的工作机理及功率进行分析,设计了MMC总体控制方案,包括环流谐波抑制器,电流/功率协调控制器等。通过仿真验证了所提控制方案的有效性。1)比较了目前常见的三种MMC子模块的拓扑结构和运行原理。分析了基于半桥子模块的三相MMC拓扑结构及相关数学模型,从子模块电容电压的波动量出发建立了模型中各个电量之间的数学方程式,由于各个电量之间是互联的,用数学方法可以对相间环流定量分析,从而提出环流抑制策略,并进行仿真验证。2)首先研究了电网电压不平衡时MMC的内部特性,包括负序电流引起的子模块电容电压波动及上、下桥臂输出电压纹波和相间环流的定量分析。其次对电网电压正负序分量进行提取,并根据功率计算式,揭示了系统在不同控制目标下,MMC上、下桥臂功率不对称的特点。最后在PSCAD软件上对上述分析进行了仿真验证。3)针对电网电压不平衡时,抑制负序电流及抑制功率波动需要分开控制的问题,提出一种电流/功率的协调控制策略。并对网侧电流谐波问题提出了比例降阶矢量控制的方法,减小了网侧电流中主要的5次谐波分量。为防止电流畸变,保证电力电子器件稳定运行,设计了低压限流环节。最后通过仿真验证了所提控制方案的有效性。