随着我国综合国力及人口的不断增长,能源消费水平大大提高。传统能源在未来面临着资源枯竭的问题,同时化石燃料的燃烧会对环境造成不可逆的伤害,因此新能源的开发和利用已成为保持社会发展可持续的源动力。分布式能源并网或者是对负载供电需要电力电子变换器来实现,多端口变换器通过器件复用的方式有效地降低了多输入多输出系统器件数量以及成本,并提高各源荷间的能量传递效率。此外,级联多电平结构通过子模块的级联配合载波移相控制策略可实现电压和容量的提升,具有高度模块化、谐波特性好以及扩展性强等特点,可作为分布式电源接入的一个重要媒介。因此为了灵活高效地实现中高压大容量的新能源接入,本文基于多端口级联多电平拓扑研究合理的能量管理与功率控制手段以满足新能源的有效利用。首先采取模块复用的思想,在矩阵变换器九桥臂的基础上交替去除三条桥臂,剩余的六条桥臂形成六边形级联多电平变换器,将相间的三组桥臂前端与三相PWM整流器相连接并通过多绕组变压器接入电网,实现六边形两端口变换器向三端口的拓展。之后对六边形变换器进行了拓扑建模研究,建立了端口电压电流与桥臂之间的联系,并推导得到桥臂功率各个频次分量的表达式;通过建立桥臂瞬时功率直流分量的表达式并分析了六边形变换器桥臂瞬时功率不平衡机理,提出了环流控制的必要性原理;通过对桥臂子模块电压波动分量的计算推导出桥臂电压波动分量,计算得到环流波动分量;最后对整个计算过程进行n次迭代,得到环流波动表达式的通式,至此完成对三端口六边形级联多电平变换器建模与环流分析的工作。寻求合理有效的分布式能源消纳技术具有重要的研究意义。本文将六边形变换器分为两种接法下的四种工作模式,研究基于三次谐波注入以及电网电动势前馈的整流侧电压电流双闭环控制策略、逆变侧端口电流的控制、系统功率平衡的控制、桥臂内功率的平衡控制以及载波水平移相SPWM调制策略,并给出了六边形变换器电感电容参数设计方法,在此基础上对带多绕组变压器前端以及分布式前端接入两种接法下的分布式盈余与不足两种工况进行MATLAB/Simulink仿真来证明拓扑与控制的可行性。为了实现海上风电的低频接入电网,本文采用六边形变换器作为分布式低频接入电网的媒介,在上一场景的基础上改变部分控制方法,采用对桥臂电流进行控制从而控制桥臂电压的思想,并对环流进行直接的控制,通过桥臂间以及桥臂内的能量平衡控制来维持电容电压的稳定,从而使得整个系统的功率达到平衡,最后仿真通过系统内部控制效果波形以及系统外部各端口的电气量波形来验证控制的有效性。