模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)是一种模块化的新型电压源变换器拓扑结构,易扩展到任意电平,是VSC-HVDC的发展趋势。本文对柔性直流输电中MMC系统的控制策略进行研究,旨在提高变换器的可靠性。首先,本文对MMC的子模块拓扑结构进行分析,详细阐述子模块的运行原理,建立变换器的数学模型,并介绍了MMC的两种预充电策略和几种常见的调制方式。MMC子模块内电容电压的稳定是整个系统稳定运行的基础,本文简要分析了MMC系统损耗的组成,给出了所占比重较大的开关损耗的计算方法,并对传统的电容电压排序算法进行优化,提出改进的排序算法,在保证子模块电压稳定的基础上减小了开关频率和开关损耗。之后对控制方法进行仿真验证,证明控制方法的正确性。其次,根据能量守恒原则建立了桥臂环流的数学模型,给出环流谐波的控制方法。详细研究三相平衡状态下两端MMC-HVDC输电系统中系统控制层、换流站控制层、换流阀控制层中的控制策略。给出MMC-HVDC的控制框图,并在MATLAB中搭建了仿真模型,在无功功率突变和有功功率突变两种工况下进行仿真验证,给出整流侧和逆变侧MMC电压电流仿真波形,仿真结果表明所设计的控制方法正确且有效。最后,在理论分析和软件仿真的基础上,设计和搭建了一台三相模块化五电平变换器,给出主要单元的原理图。其中控制单元采用DSP和FPGA协同控制,给出了DSP与FPGA的功能框图与程序流程图。在样机中加入换流站层控制器与换流阀层控制器,分别在本地负载和并网两种工况下进行实验,给出样机稳定运行时的实验波形,通过实验进一步验证了所设计控制方法的可行性。