随着社会发展及MMC柔性直流输电工程的大规模投运,新兴的MMC项目在其漫长的输电走廊附近地区有潜在的电力需求。在上述背景下,三相串联MMC相较于并联MMC可大大降低接入点的建设成本和占地面积,十分适合作为功率分支站。本文为了进一步探讨串联MMC在实际工程中的可行性,对其小信号动态特性进行研究,并分析其与电网互联时的稳定性问题;同时,串联拓扑的可行性及其在故障条件下的运行性能也有待实验验证。本文以串联MMC为研究对象,分析其拓扑结构、工作原理,运用谐波函数分析法建立考虑多次谐波交互耦合的串联MMC谐波函数模型,并分析该拓扑中不同桥臂谐波之间的相序关系,为其交流侧小信号阻抗模型的建立奠定基础。基于上述分析,采用多谐波线性化方法建立采用双闭环控制、附加三次谐波抑制策略的串联MMC交流侧小信号阻抗解析模型。基于仿真软件搭建串联MMC电磁暂态模型,通过仿真模型阻抗测量结果与解析模型对比验证所建立模型的准确性,并利用所建立的精确模型进一步研究串联MMC的阻抗特性及其主要影响因素。紧接着在考虑串联MMC与电网之间的频率耦合效应后,对两者构成的互联系统稳定性进行分析,通过案例分析验证并网稳定性研究时考虑频率耦合特性的必要性,并在互联系统发生振荡时,通过串联MMC的控制器参数优化设计对互联系统谐振现象进行抑制。最后将串联MMC每相下桥臂均采用全桥子模块构成串联型非对称混合式MMC使其具备直流故障穿越能力,并详细介绍其在直、交流故障情况下的控制策略。采用理论计算方法对子模块电容电压进行分析,揭示了在直流母线电压降低的情况下,同相上、下桥臂之间的交流电流分布不均的机理。进一步在串联型非对称混合式MMC实验平台上进行实验,通过实验验证串联拓扑的可行性及其在故障条件下采用所提控制策略的有效性。