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模块化多电平变流器(ModularMultilevel Converter，MMC)具有输出电压电平数高、模块化设计易于拓展等优点，在国内外柔性直流输电工程中得到广泛应用。目前的MMC实际工程均是采用最近电平逼近调制(Nearest Level Modulation， NLM)和基于排序算法的电容电压均衡策略，该方法可以快速均衡子模块电容电压，但需要给所有子模块安装电压传感器，且模块数多时计算量较大，占用较多的硬件资源和计算资源。针对这一问题，本文研究不需要采样电容电压的MMC电容电压自平衡控制策略，具体的研究内容和取得的研究成果如下：
(1)从MMC的运行原理出发，结合非齐次线性方程组唯一解的条件，证明MMC能且只能在各个子模块电容电压相等(即均衡)的条件下保持稳定运行。并通过分析子模块电容电压在一个控制周期内的变化规律，发现电容电压具备自平衡的现象。
(2)提出一种基于满秩投切状态矩阵的MMC电容电压自平衡控制策略。结合MMC的自平衡现象以及投切状态矩阵元素为0/1的基本特征，合理设计满足自平衡条件的投切状态矩阵。在MMC运行时基于当前控制周期的电压参考值计算出所需投入的子模块数，在投切状态矩阵中选择符合要求的投切状态向量循环投入，实现在不采样电压的情况下对电容电压进行均衡，同时所提的方法只需要在离线状态进行矩阵运算，实际运行时只需要进行查表操作，可以大幅降低计算量。
(3)通过仿真实验研究电容、桥臂电感和控制器频率的大小对MMC自平衡控制策略均压效果的影响，发现在桥臂电感增大或控制器频率减小时，电容电压的自平衡效果会降低。针对常规MMC自平衡控制策略桥臂电感值过小的问题，提出一种轮换控制策略，在保证均压效果的情况下，可以大幅提高桥臂电感值。针对常规MMC自平衡控制策略中投切状态矩阵行数过多的问题，提出一种减少矩阵行数的方法，在不降低自平衡效果的前提下，可以将矩阵行数减少约60%。
论文围绕MMC电容电压自平衡的方向，从以上三个内容开展研究，并在Matlab/Simulink中搭建MMC电磁暂态仿真模型，对论文提出方法的有效性进行验证。所提出的MMC自平衡控制策略及优化措施，能够大幅降低传感器的数量，减少实时计算负担，降低MMC换流站的经济成本，进一步促进MMC在实际工程中应用。
(1)从MMC的运行原理出发，结合非齐次线性方程组唯一解的条件，证明MMC能且只能在各个子模块电容电压相等(即均衡)的条件下保持稳定运行。并通过分析子模块电容电压在一个控制周期内的变化规律，发现电容电压具备自平衡的现象。
(2)提出一种基于满秩投切状态矩阵的MMC电容电压自平衡控制策略。结合MMC的自平衡现象以及投切状态矩阵元素为0/1的基本特征，合理设计满足自平衡条件的投切状态矩阵。在MMC运行时基于当前控制周期的电压参考值计算出所需投入的子模块数，在投切状态矩阵中选择符合要求的投切状态向量循环投入，实现在不采样电压的情况下对电容电压进行均衡，同时所提的方法只需要在离线状态进行矩阵运算，实际运行时只需要进行查表操作，可以大幅降低计算量。
(3)通过仿真实验研究电容、桥臂电感和控制器频率的大小对MMC自平衡控制策略均压效果的影响，发现在桥臂电感增大或控制器频率减小时，电容电压的自平衡效果会降低。针对常规MMC自平衡控制策略桥臂电感值过小的问题，提出一种轮换控制策略，在保证均压效果的情况下，可以大幅提高桥臂电感值。针对常规MMC自平衡控制策略中投切状态矩阵行数过多的问题，提出一种减少矩阵行数的方法，在不降低自平衡效果的前提下，可以将矩阵行数减少约60%。
论文围绕MMC电容电压自平衡的方向，从以上三个内容开展研究，并在Matlab/Simulink中搭建MMC电磁暂态仿真模型，对论文提出方法的有效性进行验证。所提出的MMC自平衡控制策略及优化措施，能够大幅降低传感器的数量，减少实时计算负担，降低MMC换流站的经济成本，进一步促进MMC在实际工程中应用。