高压直流输电(HVDC,High voltage direct current)在远距离传输电能方面较交流电展现出了巨大的优势,其应用也越发广泛,同时这也推动了高压直流输电变流元件的发展。模块化多电平变流器(MMC,Modular Multilevel Converter)以其拓扑结构简单、输出电平数高、可模块化设计、可省去变压器和滤波器等优点,成为了目前最受关注的高压直流输电变流器。而当要求输出的电平数越高时,子模块的数量就越多,进而大大增加了子模块发生故障的几率,所以MMC容错控制策略是目前研究的热门之一。本文首先介绍了直流输电的发展历程及MMC的研究背景和意义,对比分析了几种多电平拓扑结构及其优缺点,阐述了 MMC的研究现状以及最新的工程应用实例,并详细介绍了采用MMC的柔性直流输电系统的调制策略及其现有的容错控制方法;其次,本文结合MMC的拓扑结构和数学模型,对MMC的工作原理进行探究,并分析了子模块发生故障的可能原因及其危害,对比研究了无冗余备用和冗余备用两种容错控制方案的优缺点;再次,针对现有的容错控制方案的缺陷,本文提出一种改进的冗余热备用容错控制方案,将热备用子模块投入到正常的投切中来,参与平衡直流侧电压,运用最大电压偏差均压控制方法来降低子模块的开断次数,通过对比子模块故障时本文提出的热备用方案和常规热备用方案的子模块电容电压波形图以及产生的损耗,证实该方案的可行性,并针对桥臂备用子模块耗尽的情况下探究了系统缺电平运行方式;另外,本文介绍了一种在MMC系统中减少电压传感器的控制方法,即运用电容电压计算模块来优化整个变流器的硬件结构,并且针对减少传感器情况下的容错控制策略进行了研究,在本文提出的热备用方案基础上采用N+m模式分组对桥臂子模块进行控制,同时对子模块电容电压的波动及环流进行抑制,保证桥臂电压的稳定,使电容电压计算模块在子模块故障时仍然能够保持准确性。最后,为验证以上提出的控制策略的正确性,在Matlab/Simulink仿真平台上搭建仿真模型,结果表明:本文提出的改进热备用方案在子模块故障时可以使MMC系统正常运行,没有对系统的性能造成影响,提出在减少传感器情况下的容错控制策略可以保证子模块发生故障时电容电压计算模块的稳定性以及系统的稳定工作,使MMC平稳的完成故障穿越。