中国依旧处于电力行业蓬勃发展的年代，高效节能的高压输电系统是现代电力工业体系不可或缺的一部分。随着近年来柔性高压直流输电工程快速发展，模块化多电平换流器作为工程应用典范，特别是在新能源发电并网、岛屿互联等应用场景有独特的优势，对新能源安全、高效消纳具有重要意义。随着基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统容量不断提升，降低换流器桥臂电流、减小换流器运行损耗、最大化利用换流器的电力电子器件、提高换流器安全运行裕度，是柔性直流输电系统安全经济运行亟需解决的问题。本文依托RTDS平台以模块化多电平换流器为研究对象，开展了以下研究。
　　本文针对模块化多电平换流器，基于其拓扑结构，建立了模块化多电平换流器的微分数学模型，推导了换流器内部电压、电流关系，解析了换流器在同步旋转坐标系下的数学模型和换流器的控制模型。对比分析了换流器不同调制方式的优缺点，分析了换流器相间环流产生机理，建立了环流抑制控制模型并基于RTDS平台搭建了柔性直流输电系统。
　　由于换流器的损耗与桥臂电流和子模块开关频率密切相关，本文首先从桥臂电流和子模块电容电压入手，针对三次谐波注入控制策略，基于谐波分析法建立了计及谐波分量影响的子模块电容电流和电容电压的解析式，从理论上分析了三次谐波注入策略对桥臂电流和电容电压波动的影响，并建立了双端柔性直流输电系统RTDS模型进行了验证。
　　RTDS实时仿真结果表明，三次谐波注入策略可以在不影响换流器输出的情况下减少子模块导通数量、减小桥臂电流并且降低子模块电容电压波动。本文推导的桥臂电流谐波模型对于提高MMC数学建模准确性、提高MMC数学分析结果的可信性具有非常重要的意义。