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随着化石能源储备的日趋减少和人们对清洁可再生能源的诉求日益提高，迫切需要一种更友好的输电形式以满足可再生能源传输的需要。电压源型换流器(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)因具有有功、无功独立快速控制、具备无功补偿能力、可向无源网络供电等优点，在上述场合的应用中展现出良好的适应性。模块化多电平换流器(Modular MultilevelConverter, MMC)是电压源型换流器的一种优良拓扑，除VSC-HVDC的优点外，还具备开关损耗小、输出波形质量高、冗余易配置等优点，是VSC-HVDC发展的新趋势。因此，对MMC开展相关研究具有一定的理论意义及工程实际意义。本文结合理论研分析与仿真验证，对MMC子模块故障下控制策略和控制系统数据交互方式进行了深入研究，主要研究内容如下: (1) MMC桥臂不对称运行特性及子模块故障下的控制策略。子模块故障是模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)的一种常见故障类型，故障子模块被旁路后MMC将处于桥臂不对称运行状态。本文对MMC桥臂不对称运行特性进行了详细分析，指出在不对称运行状态下，故障相上下桥臂等效电容的不一致会导致交流相电流基频分量在上下桥臂不再平均分配，且环流中将出现不对称的基频分量及三倍频分量，原有二倍频分量也略有增加。为确保故障后系统的稳定运行，进而提出一套完整的故障容错控制策略，包括基于电容比较的故障子模块定位方法和基于准比例谐振控制的基频环流抑制方法。最后基于PSCAD/EMTDC搭建了仿真模型，仿真结果证明了本文理论分析的正确性及故障容错控制策略的有效性。 (2)简化控制系统数据交互并兼具开路故障诊断能力的电容电压测量方法。模块化多电平换流器(MMC)在高电压等级、大输送容量场合的应用中，各桥臂大量子模块的电压需要实时采集并维持在允许范围内，但电压传感器配置数量的增加影响了系统的经济性与可靠性。为解决以上问题，本文提出了一种基于电容电压预估和组电压测量的子模块电容电压测量新方法，该方法对桥臂子模块进行了分组，每组仅配备一个电压传感器，从而使传感器数量得以减少;在该测量方法基础上提出了一种子模块开路故障诊断策略，通过比较电压实测值与预估值完成开路故障的快速诊断，并且对传感器设置了故障冗余，在传感器发生故障的情况下系统仍能保持稳定运行。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明新方法具有与传统方法近似的测量精度，同时能在较短时间内诊断子模块开路故障与传感器故障。