随着电力电子技术的飞速发展,模块组合多电平变换器(MMC)以其独特的结构优势,克服了传统多电平变换器的不足,正成为未来高压大功率电力变换领域的研究热点之一。本文对MMC的工作原理、传统悬浮电容电压的均压控制方式以及其优化等关键问题进行了深入的研究。本文首先分析了MMC的拓扑结构和工作原理,建立了MMC的数学模型,并研究了载波移相技术和最近电平逼近技术在MMC中的实现方法。MMC采用功率模块级联的结构,正常运行时能量分布在各功率模块的悬浮电容中。悬浮电容电压的均衡控制问题是MMC研究的重点以及难点,本文针对造成MMC悬浮电容电压不平衡和脉动现象的原因进行了深入的理论分析,并建立了功率模块的等效损耗模型。本文研究了目前悬浮电容电压均衡控制方式：外部平衡控制电路法以及自身的平衡控制算法的基本原理和实现方法。提出两种改进拓扑结构,混合型模块化多电平转换器(HMMC)以及引入中间环节的新型拓扑结构,通过结构改进实现均压。研究了闭环控制发以及开环控制法,包括PI调节法、间接反馈法、电容电压排序法以及NLC控制法,进行理论分析和数学推导,总结其优缺点以及适用范围。在传统均压策略的基础上,本文重点研究了其优化与改进,提出基于NLC调制技术的优化均压策略以及基于CPS-SPWM调制技术的PI调节法的优化策略,重点考虑环流的影响,加入环流抑制环节。在理论分析和软件仿真基础上,通过一台五电平单相半桥MMC实验样机进行了实验验证。通过实验进一步验证了本文提出的优化的控制策略可行性以及有效性。研究结果表明优化后的控制策略可用于MMC运行过程中悬浮电容电压的均衡控制,并且均衡效果较好。