模块化多电平换流器(Modular multilevel converter,MMC)凭借高度模块化的设计、功率/电压等级易于扩展、输出波形质量高、谐波含量低、故障处理能力强、系统损耗低等技术优势,引起了国内外专家学者的高度关注,并在高压大功率的柔性直流输电领域发挥了巨大作用。但在中低压直流电网中,由于MMC子模块数目的显著减少会出现电压谐波含量高和电流畸变严重等问题,从而导致电能质量恶化,使其难以满足电网的要求。因此,本文对应用于中低压领域MMC的调制及环流抑制策略进行了研究和分析,并提出了一种混合调制策略和基于准比例谐振控制器的环流抑制方法。研究工作如下:1、对MMC的拓扑结构及其工作原理进行了介绍和分析,并推导了MMC在abc和dq两种不同坐标系下的数学模型。通过分析abc坐标系下MMC的内部和外部动态特性,证明了二电平电压源换流器的内环电流控制和外环功率控制可以应用于MMC拓扑结构中。再利用派克变换将abc坐标系下的数学模型变换到dq坐标系下,为MMC的内外环控制器的设计奠定基础。2、对适用于中低压场合的MMC调制策略展开研究。先指出最近电平逼近调制策略和载波移相脉宽调制策略应用于中低压领域存在的问题,然后提出一种融合最近电平逼近与载波移相脉宽调制优点的混合调制策略。最后分别从输出电压与电流波形质量、电压与电流谐波总畸变率、环流的波形以及开关频率等方面对上述调制策略进行了比较分析。仿真结果表明,当MMC子模块数目较少时,采用混合调制策略既能提高MMC的输出波形质量,又能降低对系统控制精度的要求,进而降低换流器的损耗,保证MMC的稳定运行。3、研究并分析了两种MMC子模块电容电压均衡控制策略,即为传统子模块电容电压排序算法和子模块调制波纵向微调均压法。基于传统子模块电容电压排序算法对最近电平逼近调制和混合调制两种策略进行对比分析,结果表明混合调制策略相比于最近电平逼近调制策略能将子模块的电容电压波动限制到更低的范围。针对载波移相脉宽调制策略中子模块电容电压波动较大问题,研究了子模块调制波纵向微调均压法,仿真结果表明该方法可以显著降低子模块电容电压的波动范围。4、对MMC的矢量控制策略和环流抑制策略进行研究。设计了基于dq坐标系的双闭环解耦控制器。从数学的角度分析了MMC内部环流产生的原因,得出环流主要以二倍频负序分量为主;再针对环流中的二次谐波分量,采用自适应陷波器进行提取,并利用准比例谐振控制器对其加以抑制。该环流抑制方法原理简单、易于实现,可以在不增加额外成本的情况下基本消除MMC的二倍频环流,同时降低子模块电容电压纹波。