为了保证子模块中各功率半导体器件承受相同的应力,也为了减小相间环流从而降低换流器损耗,模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)中的各个子模块电容电压需要在桥臂电流的周期性作用下保持均衡。传统MMC中各子模块相互独立,子模块间的电容电压均衡依赖于均压控制对流经电荷的平均分配,而均压控制的复杂程度又直接取决于MMC子模块数目,随着子模块数目的增加,均压控制对计算量和数据采集速度、精度的要求日趋严苛,由此带来了一系列子模块电容均压问题。论文基于对MMC运行特性以及子模块电容电压波动特性的研究,从拓扑角度入手,通过引入新增端口和箝位二极管,改变了传统MMC子模块电容相互独立的特性。然后在此基础上,提出了一种具备自均压能力的模块化多电平换流器,该换流器摆脱了对均压控制的依赖,能够凭借各个子模块的投切过程自发地实现电容电压的均衡,在优化控制器设计,降低传感器需求的同时,有效地保证了MMC在电压等级和传输容量的可拓展性。鉴于自均压MMC的均压机理较之传统MMC有很大不同,为了充分挖掘利用自均压MMC的自均压特性,论文对最近电平逼近调制(Nearest Level Modulation,NLM)和载波移相正弦脉宽调制(Carrier Phase Shifted SPWM,CPS-SPWM)进行了自均压环境下的改造,设计出了自均压MMC的调制策略,实现了调制环节和触发环节功能上的整合,调制策略根据调制波直接确定上下桥臂待触发子模块,大大精简了控制过程。承接前文对换流器拓扑和调制策略的研究,论文在PSCAD/EMTDC中进行了建模仿真工作,并搭建了相应的自均压MMC低压物理平台,从仿真环境和物理平台两个层面,对自均压MMC的功能性和所提出调制策略的有效性进行了验证。仿真和实验结果表明自均压MMC具备良好的自均压特性,同时仿真环境下结合电容电压波动性指标的定量分析表明自均压MMC在减小子模块电容容值需求方面还存在相当的潜力。