模块化多电平变流器(MMC)因其具有模块化、输出电平数多、并网电流谐波含量低、能够实现中、高压直接并网等优点,逐渐被广泛关注。但由于MMC拓扑结构的复杂性,仍存在很多待解决的问题,如启动控制、环流抑制、相间能量均衡控制、上下桥臂间能量均衡控制、桥臂内能量均衡控制等,除此之外,在交流电网故障时,提高系统的低电压穿越(LVDC)能力以及MMC在光伏系统中的应用等也是亟待解决的问题。本文首先介绍了MMC的基本工作原理,然后对MMC的调制策略进行了分析,比较不同调制策略的优缺点;接着研究了MMC的启动预充电方案,提出了一种全新的交流侧预充电控制策略,实现上、下桥臂子模块电容电压一起充电;针对子模块无源时MMC系统电网不平衡控制研究,首先分析电网不平衡对系统的影响并提出一种改进的直流母线电流低频波动抑制算法,然后针对网侧电流对称控制和有功功率波动抑制两种目标提出相应的解决方案;针对子模块集成PV时MMC光伏并网系统电网不平衡控制研究,首先建立光伏子模块、交流侧和直流侧的三端MMC数学模型,分析其功率传输机理和规律,然后提出一种分层控制的功率失配算法,主要包括相间、上下桥臂间和桥臂内功率失配控制,最后解决网侧的并网电流三相对称和有功功率波动抑制问题。相关控制算法均进行了仿真和实验验证,仿真和实验结果均验证了所提方案的准确性和可靠性。