随着风能、太阳能等清洁能源的开发利用,柔性直流输电技术因其可有效解决远距离、大容量等输电问题而引起关注。而模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)具有模块化级联结构、波形质量高、损耗低等优点,已成为柔性直流输电中最具潜力的方式。载波移相调制作为模块化多电平换流器常见的工程应用方法之一,开关频率固定,并且调制波跟随特性较好,但是随着电平数的增加会存在大量比例和PI控制器的问题。因此,本文提出一种改进载波移相调制方法,不再通过控制器直接产生各子模块电压均衡控制信号,而是利用载波移相特性得到某一时刻每个桥臂上总的需投入子模块数量,再与优化排序算法结合。该方法可避免使用大量控制器,实现较低的开关频率和较好的电压均衡效果。并且,该调制方法保持了较好的调制波跟随特性,易与环流抑制相结合,可进一步优化电压均衡效果和降低系统损耗。本文以半桥型子模块的MMC为研究对象,首先介绍其拓扑结构,子模块工作原理,单相等效电路以及重要电气量的计算。然后,分析了传统载波移相调制的原理以及优缺点。根据其存在大量控制器的问题,提出改进载波移相,并且详细介绍调制原理。在MATLAB/simulink中搭建21电平模型,对比分析了改进前后的子模块电容电压均衡效果,三相电压畸变率变化和IGBT开关频率情况。仿真表明,改进载波移相虽然具有较好的电压均衡效果,但是存在子模块IGBT开关频率过高的问题。为降低子模块IGBT开关频率,分别采用保持因子法、基于状态排序与增量投切法与改进载波移相结合。详细介绍了两种方法的基本原理,控制流程和重要参数的选择。通过仿真分析子模块电容电压波动情况和IGBT开关频率。仿真结果表明,改进载波移相与优化排序方法结合可实现较好的电压均衡效果和较低的开关频率。针对MMC环流问题,从数学角度分析了内部环流产生机理,证明了内部环流产生的根本原因是因为子模块电容电压波动。根据内部环流的主要谐波成分为二倍频负序性质,采用二倍频负序旋转坐标变换提取谐波分量,通过对d、q电流指令值的控制实现环流抑制。然后,构建MMC整体控制方案,包含改进载波移相,电压均衡和环流抑制三个部分。仿真分析三相交流输出电压、电流畸变率和环流抑制效果。仿真结果表明,改进载波移相与该环流抑制方法结合具有较好的环流抑制效果。