基于模块化多电平换流器的高压直流输电(Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)以其独特的技术优势得到学术界和工程界的广泛关注和工程应用,具有广阔的发展前景。子模块电容电压波动特性的分析及抑制是决定其运行性能的关键,论文从模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的结构入手,在对比分析MMC不同子模块拓扑结构和工作原理的基础上,分析MMC子模块电容电压波动规律,提出基于调制比衍生模型的子模块电容电压波动特性研究方法。通过探讨子模块电容电压波动和调制比与二倍频注入百分量的关系,详细分析基于三次谐波调制和正弦调制的用以抑制子模块电容电压波动的二倍频环流注入或抑制的适用条件。基于此,论文提出一种最佳调制比自寻优方法,在该基础上可获得最佳调制比,从而最大幅度抑制子模块电容电压波动,并对子模块电容容值和MMC换流器损耗进行综合分析,开展半桥、全桥混合MMC工程损耗综合抑制研究,对混合MMC进行经济性提升设计,最终通过仿真结果证明论文所提方法和结论的正确性和有效性。首先,基于MMC常见子模块拓扑结构(半桥子模块和全桥子模块)的工作原理,详细阐述全桥子模块箝位直流故障电流的机理。从全桥子模块和半桥、全桥混合子模块箝位直流故障电流的能力和技术经济性出发,研究MMC的直流故障自清除机理。在此基础上,分析混合MMC子模块电容电压波动的数学模型,提出基于调制比的子模块电容电压波动衍生模型。通过控制调制比,可进行对子模块电容电压波动的抑制。其次,从基于调制比衍生模型的子模块电容电压波动特性出发,推导并分析基于三次谐波调制和正弦调制的二倍频抑制子模块电容电压波动的适用情况,提出应在给定调制比条件下抑制或注入二倍频环流以达到抑制子模块电容电压波动的效果。在此基础上,提出最佳调制比自寻优方法。在利用二倍频抑制子模块电容电压波动的前提下,提出基于三次谐波调制和正弦波调制的子模块电容电压波动衍生模型,结合上文提及的最佳调制比自寻优方法,获得最佳调制比。在该最佳调制比下,可在三次谐波调制和正弦波调制下,最大程度抑制子模块电容电压波动。最后,通过对子模块电容容值和MMC换流器损耗展开综合分析,提出混合MMC工程综合损耗抑制方法。建立混合MMC工程损耗数学模型,分析并提出影响混合MMC工程综合损耗的决定性因素。通过对决定性因素的控制和抑制,可有效降低子模块电容电压波动及桥臂电流,从而减小MMC子模块电容容值和换流器损耗。通过仿真验证证明该因素和抑制方法的有效性。子模块电容容值的降低,一方面可以压缩换流阀体积,减小占地;另一方面可以减轻换流阀重量,助力悬挂式结构设计,为柔性直流换流阀的轻型化提供思路,对MMC柔性直流输电工程具有重要经济价值。