随着电力电子技术的快速发展,MMC换流器成为变流器主要的发展方向。基于MMC的柔性直流输电技术得到了国内外学者的广泛关注。MMC换流器作为柔性直流输电的核心元件,承担着电能变换和传输的作用。若MMC换流器发生故障,会使得电压发生畸变进而影响供电质量,甚至会威胁整个输电系统的安全。因此需要对MMC换流器进行可靠性分析,并配置最优冗余子模块以保证当有子模块发生故障时可以持续运行。但是随着运行时间的增长,当系统冗余子模块耗尽时,就需要对MMC进行故障容错控制,以提高其可靠性减少并网状态时发生故障的概率。本文首先对MMC换流器进行可靠性分析,并在考虑损耗的基础上对其进行最优冗余优化。其次提出了一种基于微分平坦理论的MMC容错控制方法,使MMC换流器在出现故障的情况下仍然能稳定运行,主要研究内容如下:(1)首先介绍了MMC换流器及其三种常用子模块的拓扑结构,详细分析了半桥结构子模块的工作状态以及MMC换流器的工作原理,通过构建MMC换流器的数学模型来分析其运行机理。其次其次介绍了MMC常用的两种调制方式。(2)通过Semi-Markov过程对模块化多电平进行可靠性分析,在兼顾可靠性与损耗的情况下,通过遗传算法进行冗余优化。找到该换流器最优的冗余子模块个数,使其可靠性最高,损耗最低。最后通过MATLAB进行仿真验证,说明通过该方法找到的最优冗余度的正确性。(3)通过对模块化多电平换流器桥臂子模块不对称运行时的运行机理进行分析,提出一种新的容错控制方法——基于微分平坦理论的MMC容错控制策略,该控制方法相比于传统的控制技术不需要附加环流抑制器,不仅可以抑制故障时模块化多电平换流器产生的奇次频环流,也可以抑制正常运行时所产生的二次频环流,并且不用对MMC进行解耦处理。最后通过MATLAB进行仿真验证,说明该控制方法的有效性。