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模块化多电平变流器是本世纪初由德国学者提出的一种新型的多电平变流器，因其高度模块化的结构，无需多绕组的隔离变压器，便于四象限运行，多电平输出等优势，被称为新一代的变流器，自诞生以来便得到了各国专家学者的广泛关注和研究。本论文以用于变频调速的模块化多电平变流器为研究对象，进行了深入的分析和研究，主要研究内容包括: 介绍了MMC的拓扑结构和工作原理，建立了MMC的数学模型。针对MMC拓扑特有的环流问题，从开关函数的角度推导了桥臂环流、模块电容电压以及输出电压的解析表达式，并对其主要成分进行了分析，结果显示MMC的桥臂环流中主要含有低次、偶次谐波分量。分析了桥臂环流谐波分量对系统运行的影响，提出了一种适用于MMC整流侧的基于PI+QR控制的dq0坐标系下桥臂环流抑制策略，并通过仿真和实验证明了所提控制策略的有效性。 分析了MMC变频运行时存在的问题，指出MMC低频运行时电容电压波动较大，对系统的安全运行造成影响，必须对传统的控制方法进行改进。针对这一问题，研究了适合MMC低频运行的调制策略，提出了一种在桥臂环流与输出电压中加入高频方波分量的MMC低频运行控制策略，并对其运行特性进行了分析。提出了一种基于电容电压给定值调制的MMC高频运行的控制策略，并对其运行特性进行了分析。在此基础上，提出了一种MMC变频运行控制策略，并研究了控制策略的切换问题。通过实验验证了本文所提出的变频控制策略的有效性。 介绍了MMC的均压原理，比较了排序与非排序的两种常用均压策略，重点研究了基于排序的电容电压均衡策略，推导了统一脉宽调制策略下的子模块平均开关频率的解析表达式，并进行了仿真验证。分析了开关频率的组成部分，针对基于电压排序均压策略下子模块开关频率较高且子模块开关频率不固定的问题，从子模块投切交换个数的角度提出了一种电容电压均衡优化策略，该优化策略可以固定并且降低子模块的平均开关频率，减少了系统的开关损耗，通过仿真和实验验证了所提均压策略的有效性。 研究了一种整流侧采用MMC拓扑，逆变侧采用NPC拓扑的混合型拓扑。首先对这种混合型拓扑的拓扑结构和工作原理进行了阐释，并给出了其控制策略，之后对该拓扑的启动过程其控制策略进行了仿真验证。最后通过相同系统容量下MMC拓扑与NPC拓扑的对比来说明新拓扑的优势。