当今世界对模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的研究越来越深入,主要涉及应用领域包括柔性直流输电领域和电力传动领域。由于实际工程应用中存在大量子模块,相应的需要设置大量传感器,而传感器是控制装置成本的重要组成部分,因此MMC研究工作部分方向集中在如何减少传感器的同时仍能保证系统稳定运行,即保证电容电压子模块状态估计的准确性。本文对模块化多电平变流器子模块电容电压测量方法进行了仿真和实验研究。一个桥臂只需一个电压传感器,对桥臂PWM调制单元的电容电压进行测量,对处于未调制时间段单元的电容电压用桥臂电流的积分运算得到,考虑到积分误差的累积偏差,提出强制检测方法,保证准确检测子模块电容电压,但强制检测方法一定程度上破坏了均压算法的完整性。在此基础上提出线性无关组的子模块电容电压估计方法,并在数学上简单分析了该方法的可行性。本文搭建了MMC系统的Simulink仿真模型,证实该方法能够保证子模块状态估计逼近真实值。设计了基于TMS320F28035控制器的实验平台,平台主要包括控制级、脉冲地址分配、采样电路、驱动电路和功率子模块部分。实验结果和波形证明了本文所提方法的可行性和有效性。