随着新能源发电系统的长足发展,其对并网电能质量要求不断提高,并网变换器作为风电、光伏等新能源发电设备并入电网的关键接口,其拓扑结构和控制策略很大程度上影响着并网电流正弦度等电能质量问题,因此需要不断研究应用新的拓扑和控制来适应新能源发电系统的发展。三电平并网变换器正逐步取代传统的两电平变换器,成为新能源并网系统的重要接口部分,然而新能源发电系统经常会出现多种非理想电网工况,比如电网不平衡、弱电网等,此类非理想电网工况会给并网变换器运行带来较大负面影响。本文以单机三电平并网变换器为研究对象,首先分析理想电网工况下三电平变换器的工作特性和控制策略以及中点电压分析,然后在不平衡电网和弱网下分析非理想电网工况作用时对三电平变换器的性能以及中点电压波动的影响,并提出相应的控制策略,抑制非理想电网对并网变换器的负面影响。首先对三电平变换器的原始工作机理进行研究,分析得到理想电网工况下三电平变换器的中点电压波动特性,重点研究其影响因素,并实现常规的中点平衡控制,为后续的分析和控制做基础。然后在电网不平衡工况下,建立负序对中点电压的影响的数学模型,从理论方面进行分析,然后在仿真中从矢量影响权重角度进行验证负序分量的影响,并从三相电流平衡控制、功率波动抑制方面提出相应的控制策略,配合以中点平衡控制,继续分析特定目标的控制策略作用下对中点电压的影响。在弱电网工况下,从数学模型分析不同的频率的背景谐波对中点电压的影响,以及中点产生不同振荡和偏移时对并网点电流的影响,然后进一步深入分析电网与中点电压的交互作用,通过无功补偿控制策略减弱电网线路阻抗对并网变换器的稳定性的影响,实现与中点平衡协同控制,并通过仿真验证策略有效性。最后,基于实验室的三电平变流器平台完成不平衡电网下三相电流平衡和功率波动抑制,以及弱电网下的无功补偿控制策略的程序编写和调试实验,并在实验中对中点电压的波动频率进行分析,对验证理论分析结果和所提控制策略的有效性。