柔性直流输电与交流输电相比,具有大功率、低损耗等优点,在远距离输电、孤岛供电、城市配电网升级改造、新能源并网等方面的优势。基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的直流输电技术具有波形质量高、可扩展性强、开关频率低等优点,更加适用高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)。本文对直接决定MMC能否正常运行的换流阀电容电压均衡控制策略和内部环流抑制控制策略进行了研究,同时研究了MMC-HVDC系统的换流站功率控制策略。(1)介绍了MMC及其子模块的拓扑结构和工作原理,对系统参数的选择进行讨论并分析选择了适合MMC的调制策略。(2)由于模块化多电平换流器存在电压不均衡问题,导致相间的环流增大。传统电容电压排序均压方法效率低,本文提出了一种基于冒泡排序原理的拆分冒泡电容电压均衡控制策略,并且为了降低子模块的开关频率,采用了保持因子的电容电压均衡方法。仿真结果表明该方法在提高电容均压效率的同时有效地降低了开关频率。(3)针对MMC运行过程中环流的问题,首先分析了环流产生的机理,得到环流主要成分为二倍频分量,然后分析了传统二倍频环流抑制策略的不足,在此基础上提出一种陷波器和准比例谐振控制器相结合的环流抑制控制策略,该方法无需电流耦合项,可加快系统的响应速度。仿真结果表明该方法能有效抑制环流,同时降低了桥臂电流的畸变程度。(4)介绍了MMC-HVDC系统的工作原理和控制策略,建立了系统的三相静止坐标系、dq坐标系和αβ坐标系下的数学模型,设计了外环功率控制器、在dq坐标系下和在αβ坐标系下的内环电流控制器,并仿真比较了两个内环控制器的实现效果,结果显示当整流侧或逆变侧的被控量发生改变时,系统都能快速追踪到参考值并达到稳定状态,验证了控制策略有效。