模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)具有模块化、开关频率低、谐波含量低并且便于冗余配置等优势,具有广泛的应用场景。MMC采用分布于各个子模块的小电容代替了两电平电压源换流器中的集中大电容,这种分散布置虽然便于制造,但也提高了子模块的电容电压波动水平。电容电压波动会与相间环流交互耦合影响,增加换流器损耗,使交流侧输出电压出现偏差、增大输出谐波含量,降低直流系统的运行可靠性。电容器是MMC子模块中最大的设备,其体积和重量约占子模块的50%以上、成本约占1/3。为保证子模块电压波动水平满足电能质量要求,需要采用容值足够大的子模块电容。因此,抑制MMC的子模块电容电压,有望降低对子模块电容器容值的需求,进而降低换流器体积和成本,有助于实现换流器轻型化设计。由于子模块电容电压波动与MMC桥臂能量密切相关,主要从控制类方案和拓扑类方案两种角度进行研究,通过改变桥臂电流和桥臂电压等物理量实现对电容电压波动的抑制。论文针对半桥子模块MMC,分析了子模块电容容值与电压波动幅值的关系和MMC子模块电容电压波动特性;从拓扑结构角度出发,提出一种采用分段投切桥臂电抗子模块的拓扑,设计相应的控制策略;从控制策略角度出发,分析不平衡电网电压下的子模块电容电压波动特性,提出一种基于三次谐波注入的子模块电容电压波动抑制策略,可实现在不平衡电网电压下抑制子模块电容电压波动;对所提两种方法在PSCAD/EMTDC平台下进行了仿真验证,结果表明本文所提两种方法能抑制子模块电压波动水平,降低对电容值的需求。