模块化多电平变换器（Modular Multilevel Converter-MMC）以其显著的优点：模块化设计易于扩展，多电平输出减小了输出电压谐波含量和电磁干扰，无需滤波器和变压器。并且提供一个公共直流侧，易实现背靠背结构。成为近年来的研究热点，由于MMC利用子模块中的悬浮电容对直流侧分压提供合成交流输出电压所需的电压台阶，因此子模块电容电压的平衡对MMC的稳定运行至关重要。本文首先分类归纳总结了MMC的国内外研究现状，研究了MMC的拓扑结构、基本运行原理，分析推导了MMC正常工作时上下桥臂电压，输出交流电压以及上下桥臂电流，环流和交流输出电流之间的关系，详细分析了基于载波层叠和载波移相调制的MMC调制策略的工作机理本质。MMC拓扑结构中存在大量悬浮电容，MMC的正常工作前必须确保电容电压的存在，针对电容的充电过程既MMC的启动过程做了详细分析，研究了两种启动方式：“它励式”和“自励式”两种启动方式详细分析了两种启动方式的工作原理并搭建物理仿真模型对比分析两种启动方式的优缺点。MMC运行于低频时，子模块电容电压脉动急剧增大，本文在分析了脉动原因的基础上，通过将桥臂电压和桥臂电流进行重构，把桥臂功率低频脉动转化为高频脉动，从而使子模块电容电压脉动的幅值大大降低。搭建了三相九电平仿真模型对低频电压脉动抑制策略进行了仿真，仿真结果验证了所述低频电压脉动抑制策略的正确性。最后设计并搭建三相MMC九电平实验平台，具体包括：设计三相MMC硬件系统和三相MMC软件控制系统，其中硬件系统包含三相MMC主电路设计和三相MMC DSP控制器和FPGA控制器设计；利用DSP和FPGA的主从工作模式来完成硬件控制系统设计，软件控制系统包含主控制器DSP软件设计和辅助控制器FPGA软件设计。完成MMC正常工作的实验需求，并对启动方案和低频均压策略进行了实验验证，实验结果进一步证明了所用策略的有效性。