模块化多电平变换器（Modular Multilevel Converter, MMC）是一种级联型的电力电子变换器，通过将多个子模块串联起来，可以组成适用于高电压和大功率场合的变换器。相比于传统的两电平或三电平变换器，MMC可以采用较低的开关频率实现较高的输出电压波形质量，因而开关损耗相对较小，并且很容易进行电压等级和功率等级的扩展。MMC适用于各种高电压和大功率的场合，例如高压直流输电、可再生能源并网、大功率电机驱动以及电网互联等等。由于MMC电路拓扑结构的特点，其内部各电压量与电流量之间相互影响，产生很多电压和电流谐波。MMC中的电压和电流的谐波对其可靠、优化运行有很大的影响。本文对MMC的电压和电流的谐波特点进行了研究，并提出了抑制谐波的方法；还针对最近电平调制方法分析了输出电压谐波的特点，并提出了改进的控制方法。为了研究和解决MMC的谐波问题，本文主要进行了以下工作：　　(1) MMC由数量众多的子模块构成，结构复杂，本文根据描述MMC内部动态特性的基本数学方程搭建了MMC的连续仿真模型。连续仿真模型能准确地反映MMC的稳态波形特点和动态特性，能够用于分析电压或电流的谐波，也能用于验证控制系统设计。相比于基于开关变换器（子模块）的具体的仿真模型，连续仿真模型具有运行速度快的优点，在需要重复运行仿真以调整电路和控制参数时更为方便。　　(2)分析了当控制MMC中的环流以消除环流中的二次谐波时，MMC的调制信号的解析表达式。提出了一种控制环流的复合校正方法，控制参数设计较为简单，改善了控制系统的动态特性。基于调制信号的解析表达式，分析了不同的工况和参数下调制信号的特点，有助于调整MMC主电路参数以避免过调制问题。　　(3)根据 MMC内部电压、电流和调制信号之间的基本关系，分析了输出电压中的谐波的特点并推导出了相应的谐波的表达式。分析发现，输出电流中的n次谐波会在输出电压中产生n次和(n±2)次谐波，因而输出基波电流会使输出电压中包含三次谐波。本文提出了一种抑制输出电压中三次谐波的直接补偿方法。仿真和实验结果证明了这种谐波补偿方法能够有效抑制输出电压中的三次谐波，并且不会影响输出电流控制和环流控制效果。　　(4)最近电平调制方法具有容易实现、开关频率低、开关损耗小等优点，尤其适用于由多个子模块串联构成的MMC。本文分析和比较了几种最近电平调制方法的特性，并将最近电平调制与环流控制相结合，形成了一种同时控制环流和改进输出电压波形质量的方法。本文还分析了MMC采用最近电平调制方法时采样频率对环流控制效果的影响，以及考虑环流控制时采样频率对输出电压谐波含量的影响。提出了一种通过分析和计算来选定最佳采用频率的方法，以保证输出电压谐波含量满足要求，同时环流控制的效果也不受影响。