模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)属于电压源换流器(Voltage Source Converter,VSC)的一种新型拓扑,应用在中压及高压领域时展现出明显的优势,其可控性、灵活性更好,在远距离大容量输电、分区控制的大型电网以及诸如风电等清洁能源并网等领域得到了广泛应用。本文以三相全桥MMC结构为基本研究拓扑,从基本理论分析、Matlab/Simulink仿真及实验验证三个方面进行了全桥降压型MMC控制系统、调制方式及子模块电容电压均衡控制等方面的研究工作。首先,本文分析了全桥子模块的投切模式、三相全桥MMC的工作原理及子模块的电容谐波,在此基础上分析了三相全桥MMC基于端口电压的数学模型及基于I_d/I_q的三相有功无功解耦控制策略。同时,在Matlab\Simulink中搭建了两模块系统仿真模型,对前述基本理论分析与基于I_d/I_q的有功无功解耦控制策略进行了充分验证。其次,对MMC的调制方式进行比较,并针对全桥MMC子模块负电平输出的能力,通过合理规定子模块投切规则,再结合最近电平逼近调制(Nearest Level Modulation,NLM)计算得到各桥臂子模块投入个数指令,使得子模块按一定规律投切,实现负投入时端口电压的正弦输出,达到全桥MMC直流侧降压运行的目的。再次,针对全桥MMC子模块电容电压波动的问题,借鉴半桥MMC排序均压的思想研究了一种适用于全桥MMC的子模块电容电压均衡控制算法。该算法判断子模块充放电状态后利用子模块投入的自由度保持各个子模块间的电容电压基本一致。同时,针对该算法开关频率过高的问题,通过引入上一刻子模块投入状态以减少开关管的动作次数,从而降低开关频率、减小换流器的开关损耗。最后,基于Matlab/Simulink验证了全桥MMC基本工作原理、降压型NLM调制方式及子模块电容电压均衡控制算法的正确性。同时,搭建了三相全桥三模块MMC小功率实验平台,完成了基于现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的主从控制系统的程序设计,实验验证了所研究电路及其控制方法的正确性与有效性。