随着电力系统的转型与发展，交直流电网混连将成为电网的主要特征。模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)具有波形质量好、故障易于处理的优点，成为交直流电网互联时最优选的换流器。传统的由半桥子模块(Half-Bridge Sub-Module，HBSM)构成的MMC不易处理直流侧短路故障，子模块混合型MMC(本文简称为混合型MMC)可不闭锁隔离短路故障，已经逐渐引起业界的关注。除隔离直流侧故障这个优点，混合型MMC还可以运行在过调制状态，以扩大换流器的运行范围，增强换流器的运行灵活性。然而，当混合型MMC调制比大于1时，HBSM和全桥子模块(Full-Bridge Sub-Module，FBSM)电容的充放电过程有所不同，会影响换流器的正常运行。探究混合型MMC的子模块电容充放电的机理，采取必要的方式保持电容电压平衡值得关注。本文对混合型MMC的子模块配比设计、过调制情况下的电容电压波动特性以及直流侧双极短路故障时的控制策略等方面开展研究:
　　(1)混合型MMC的子模块配比设计。根据混合型MMC稳态运行时的等效电路建立了数学模型，设计出内环和外环控制器。根据HBSM和FBSM不同的工作特性，提出了过调制运行时有助于保持两种子模块电容电压平衡的排序策略，并设计出整体控制框图。最后，探究混合型MMC中两种子模块的配比。分别考虑子模块电容电压平衡、直流故障隔离、过调制运行和换流器建设成本等因素，分析桥臂中两种子模块的比例要求。综合考虑运行和成本的需求，采用两种子模块1∶1的方案。
　　(2)混合型MMC过调制运行时电容电压波动特性分析。当桥臂参考电压大于零时，FBSM和HBSM都进行排序和投切的操作。当桥臂参考电压小于零时，由于只有FBSM能输出负的子模块电压，只对FBSM进行排序和投切的操作。两种子模块电容充放电过程的不同，会导致电容能量存在差异，使得电容电压不平衡。本文采用二次环流注入的方法，通过向桥臂电流注入特定的二次环流来改变桥臂电流处于正、负区间的时间，进而改变电容的充放电过程，达到子模块电容电压平衡的目的。
　　(3)基于过调制的直流侧双极短路隔离策略分析。直流统发生双极短路故障时，由HBSM构成的MMC相当于发生三相短路故障，会产生很大的短路电流。如采用闭锁混合型MMC后FBSM提供反向电压来阻止短路电流的上升，通常需要配合交流断路器一起动作，因而故障消失后系统的启动时间长。本文基于混合型MMC的过调制功能，提出一种不闭锁换流器隔离故障的方法。混合型MMC的直流侧和交流侧的输出电压可解耦控制，双极短路故障期间可以在换流器交流侧输出电压不变的情况下，使直流侧输出电压为零。换流器直流侧和故障点没有电压差，阻止了短路电流的上升。同时，MMC还可传输无功功率，故障消失后，系统也能快速恢复。