模块化多电平变换器(MMC)凭借着其模块化、低开关频率、低谐波等优点，广泛的应用于高压直流输电，但在低频运行时，子模块电容电压波动量增大，这阻碍了它在大功率电机驱动领域的应用。采用注入高频共模电压和高频环流的方案能降低电容电压波动，但同时会带来电机侧高幅值的共模电压，给电机的安全运行带来隐患。本文采用在MMC交流侧级联若干全桥子模块的混合MMC拓扑(hybrid modula multilevel converter with cascaded full bridge，HMMC-CFB)解决共模电压问题。
　　本文首先对半桥子模块和全桥子模块的拓扑结构进行分析，为下文的直流侧预充电启动的讨论奠定了基础。然后对HMMC-CFB的拓扑结构进行分析，建立便于分析的数学模型，以交流侧低频输出为例，详细地分析了该拓扑吸收注入高频共模电压的工作原理。
　　将HMMC-CFB的直流侧预充电的过程分成三个阶段，讨论了限流电阻阻值对不可控充电阶段的影响，在可控充电阶段，分析了现有的开环和闭环充电策略，并对其进行改进。针对传统电容电压均衡中排序算法时间复杂度高的问题，本文提出了基于Top-K算法的模块投入流程和增加随机数的混合电容电压均衡策略，减少了算法时间复杂度，降低了开关频率。
　　为了减少电压传感器的数量，降低系统的复杂性，设计了HMMC-CFB电容电压离散观测器实现对各桥臂所有模块电容电压的观测，同时采用无源性理论，从稳定性角度出发，给出了观测器误差系统一致渐近稳定的观测器增益取值方法。最后在Matlab/Simulink中搭建模型进行对以上控制策略进行仿真验证。