模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter，MMC)因具有拓扑模块化程度高、输出电压波形质量高、开关频率低、等效开关频率高、拓扑包含公共直流母线、可实现单相独立控制等众多优点，已成功应用于高压直流输电，中高压电机传动，新能源发电等领域。大功率MMC的开关频率通常较低，但MMC在低开关频率下可能会出现一些特殊现象。针对大功率MMC及其低开关频率问题，本文进行了以下研究工作：
　　首先介绍了MMC的典型三相拓扑结构以及基本工作原理，构建了包括调制策略在内的控制体系。该控制体系包括外部控制与内部控制，内部控制主要包括环流控制与桥臂内电容电压平衡控制。
　　为了减少开关损耗、降低开关器件热应力、提高开关器件电流输出能力，包括MMC在内的各种中高压大功率变换器都需要尽可能降低开关频率。但是低开关频率调制可能会带来谐波交叠问题。本文分析了谐波交叠效应的基本原理，然后依次分析了谐波交叠的三种主要机制：谐波与基/零频交叠(机制一)、谐波间交叠(机制二)、开关函数非线性运算产生基/零频分量(机制三)，并分别以级联H桥变换器、三电平中点钳位变换器、五电平混合钳位变换器为例，介绍了谐波交叠效应三种机制对电路运行的影响。然后重点针对MMC拓扑，分析了谐波交叠效应在MMC中的表现，并得出结论：仅谐波与基/零频交叠(机制一)、谐波间交叠(机制二)会对MMC产生影响，开关函数非线性运算产生基/零频分量(机制三)对MMC无影响；谐波与基/零频交叠(机制一)与谐波间交叠(机制二)最终都会导致MMC电容电压不平衡。针对谐波交叠效应对MMC产生的影响，本文提出解决方案：调整载波比为恰当的小数，并施加专门的电容电压平衡控制(模块选择法)。
　　最后，通过大功率仿真模型和实验室搭建的小功率台架验证了谐波交叠效应对MMC产生的影响，并验证了本文所提解决方案的有效性。全文工作对MMC在大功率低开关频率的工业应用提供了保障。