在高压大功率领域,大容量电力电子开关器件的应用日益广泛。而电力电子器件的开关频率在该领域往往受到限制。不过,可以通过采取多个低电平、小功率的组合来满足要求。多电平变换器就是实现这一策略比较好的选择,其通过对多个开关器件进行控制,从而在输出端得到不同电压电平。通过电平累加,其幅值要远远高于单个开关器件所承受的电压。本文对比分析了多电平变换器常用拓扑结构、基本运行原理及主要工作特性,总结了多电平变换器的发展趋势,并引出本文的研究重点——模块组合多电平变换器(Modular Multilevel Converter, MMC)。文中详细分析了MMC的电路拓扑结构、工作原理和控制策略,并使用MATLAB建立了三相三电平MMC的仿真模型,通过使用载波移相正弦脉宽调制技术的控制策略对其进行仿真分析,验证了其可行性。通过对MMC工作原理的分析,提出了其控制系统硬件和软件的需求。通过参考其它类型多电平变换器控制系统的模型,本文参与设计开发了一台三相MMC样机并研制了一套相应的基于DSP+FPGA,适用于MMC的控制系统软硬件。通过对MMC逆变和整流工况的实验研究,验证了MMC运行原理的正确性和MMC控制系统的可行性。本文研制的MMC控制系统,能够搭载载波移相正弦脉宽调制技术顺利的启动MMC样机并正确输出电压电流。后续可以以此为平台,基于其对MMC进行更深入的研究,从而推动MMC的进一步推广和应用。