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近年来,伴随着电力电子技术的迅速发展,多电平变换器在高压大功率场合应用广泛,新型多电平变换器拓扑结构层出不穷。模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)自2001年提出就备受瞩目,凭借模块化结构、拓展灵活等诸多亮点,被广泛投用于高压乃至特高压输电领域。然而,MMC仍会在某些特定应用场合受自身拓扑的限制,引发环流与电容电压不均衡等问题。针对以上问题,本文以MMC为研究对象,对其主要控制策略开展研究分析。首先,讨论MMC的主电路拓扑、子模块常用结构及工作原理,构建数学模型,推导出两种简化等效模型。分析常用调制策略,仿真验证了载波移相调制策略两种电平模式下的控制效果。着重比较子模块电容电压闭环控制和电压排序控制策略,针对传统排序控制的开关损耗问题,研究一种改善开关频率和开关损耗的优化排序控制,并通过仿真对比进行了验证。其次,通过对环流产生机理的分析,建立环流稳态数学模型,针对占主要成分的负序二倍频环流,研究基于PI控制器的环流抑制策略,为解决PI控制器应用的局限性,满足具有非线性、强耦合性的MMC系统的控制需求,引入分数阶控制理论概念,提出一种基于分数阶PI~λ的环流抑制策略,采用频率设计法与坐标向量法设计出MMC环流抑制的分数阶控制器,运用Oustaloup滤波及Tustin离散法实现分数阶积分算子的有理化近似和离散化。并仿真表明了基于分数阶PI~λ的环流抑制策略具有较好的控制性能。再次,针对MMC控制目标多、耦合性强等问题,分析有限控制集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC),针对传统FCS-MPC策略运算量繁重的问题,研究一种基于NLM思想的快速优化模型预测控制策略(Fast Optimized Model Predictive Control Strategy Based on NLM,NLM-FOMPC),在加入电压排序控制减少控制变量预测的基础上,引入NLM思想,实现滚动优化次数不再受子模块数目的限制,并仿真验证了NLM-FOMPC策略的控制性能。最后,介绍了RTDS(Real Time Digital Simulator,RTDS)实验平台,搭建MMC控制系统模型,仿真验证了相关控制策略的可行性和有效性。该论文有图87幅,表5个,参考文献96篇。