模块化多电平变流器（Modular Multi-level Converter,MMC）以其输出波形质量好、易于实现和拓展、可靠性高等优点,是柔性直流工程中首选的拓扑结构。目前所有基于MMC的柔性直流工程均采用最近电平逼近调制（Nearest Level Modulation,NLM）及其改进措施,存在着排序算法占用控制器大量计算资源、开关频率较高的问题。为此,论文针对基于最近电平逼近调制的模块化多电平变流器快速排序和降低开关频率方法展开研究,提出了基于历史信息的快速排序算法、考虑电容老化及三次谐波注入调制波的电压均衡方法,可以大幅度降低控制器的计算负担、提高电容老化的均衡度以提高变流器的运行可靠性、减少MMC子模块投切次数以降低开关损耗,研究成果将促进MMC在中高电压等级领域的快速大规模应用,具有重要的研究意义和广阔的应用前景。具体研究内容及取得的研究成果如下:（1）提出一种考虑子模块历史信息的快速排序方法及降低子模块投切频率策略。论文利用子模块投入组和切除组在一个控制周期内电压序列相对位置不变的特点,将子模块电容电压的历史排序信息运用到当前周期的排序中,并考虑到投入组和切除组的模块数以及上一周期桥臂电流的方向,减少电压比较和排序的范围,达到降低排序算法时间复杂度、提高计算速度的目的。在该排序算法中引入最大电压偏差阈值,通过设定阈值,牺牲一部分均压性能来降低子模块的开关频率。（2）提出一种考虑子模块电容老化状态差异的模块化多电平变流器电压均衡策略。目前MMC结构的变流器在实际应用中均缺乏子模块电容老化状态的在线监测,而电容老化程度的不一致将导致同一桥臂内老化严重者的容值更小,在同一桥臂电流作用下其电压变化量更大,进而导致投切状态切换频率更高,进一步加快其老化速度,直至提前达到使用寿命而退出运行,影响MMC的运行可靠性。论文首先根据子模块投切频率与电容相对老化状态之间的内在关联,优化选择充放电导通次数比作为衡量电容相对老化程度的特征量,提出MMC子模块电容老化的在线监测方法。基于BP-Adaboost学习算法训练充放电导通次数比与电容相对老化程度的关联,并得到计算解析式,通过检测到的子模块充放电导通次数比,获得相应的电容相对老化程度系数值,基于此生成电容电压附加量并叠加至实际子模块电容电压,形成该子模块的虚拟电容电压,并应用于MMC电容电压排序算法中,可以有效降低该子模块开关频率、均衡电容相对老化状态、提高设备整体可靠性。（3）提出在电压调制波中注入三次谐波分量的电压均衡方法。论文首先研究了三次谐波注入调制波应用于MMC的可行性,理论分析三次谐波注入对桥臂电流、子模块电容电压波动和开关频率的影响,发现三次谐波注入调制策略一方面可以降低桥臂电流的幅值和有效值,进而提高开关器件的电流安全裕度、降低换流阀的通态损耗,另一方面还能够降低电容电压波动的幅值,进而提高子模块的电压安全裕度、降低子模块开关频率。论文围绕MMC电压均衡控制及降低开关频率方法,从以上三个具体工程需求角度展开研究,得出一系列的理论研究结论,并在Matlab/Simulink中搭建MMC电磁暂态仿真模型,对论文理论分析的有效性进行了验证;论文研究成果将为MMC电压均衡及降低开关频率的具体应用提供理论支撑,进一步促进MMC在中高压领域的快速广泛应用。