近年来，电力电子技术在高压大功率领域的应用日益广泛，在高压功率开关器件技术没有本质突破的前提下，利用中压功率器件的多电平逆变器是解决高压大功率变换的最好选择。同时，随着新能源技术及轻型直流输电系统的发展，一种新型电压源型多电平逆变器拓扑结构：模块化多电平逆变器（ModularMultilevel Converter, MMC）因其具有模块化程度高、易于拓展，输出电压谐波特性好，等效开关频率高等优点而受到日益广泛的关注。目前，国内外针对MMC的学术研究相对较少，亟待对其进行深入研究。本文详细分析了模块化多电平逆变器的拓扑及其工作原理，建立了MMC的数学模型，为逆变器的控制策略分析奠定了基础。在模块化多电平逆变器中，直流母线提供的电流必须通过子模块的悬浮电容输出至负载，因此电容电压会出现一定的波动。大量悬浮电容的电压平衡控制是保证系统稳定可靠工作的前提条件，本文从逆变器桥臂的功率脉动与能量脉动的角度对影响子模块电容电压波动的因素进行了深入分析，为本文电压平衡控制策略的提出提供了理论依据。为解决传统载波层叠PWM技术中MMC子模块开关频率不一致的问题，本文将循环虚拟映射的概念应用于模块化多电平逆变器，在载波层叠PWM调制技术中建立虚拟子模块和实际子模块之间的无差别循环映射关系；在此基础上，本文提出了基于载波层叠PWM技术的选择性循环虚拟映射（Selective Virtual LoopMapping, SVLM）电压平衡控制方法，该方法不需要将子模块按照电压值大小排序，使其适用于模块化多电平逆变器子模块数目众多的场合，也不需要向调制波上叠加额外的控制分量，谐波性能好，并且该方法具有很强的动态调节能力。仿真结果显示，该方法能够很好地平衡能量在MMC的子模块电容之间的分配，有效地平衡电容电压及抑制环流，整个系统具有良好的动静态特性。在五电平模块化多电平变换器的实验平台上对本文提出的电压平衡控制方法进行了实验验证，为MMC的推广应用提供了实验依据。