随着世界能源的短缺和环境污染问题日益加剧,分布式能源技术得到迅速发展。直流电网相较于传统的交流电网更易于实现分布式能源的接入,同时大功率开关器件的发展与成熟、新型电力电子拓扑的提出,促使高压直流输电(HVDC)技术进一步发展。直流输电除了能够提高电网的稳定性、无需无功补偿之外,在同等条件下,直流输电相比交流输电输送功率更大。在构建直流输电系统时,高压直流-直流(DC-DC)变换器是其重要的组成部分。模块化多电平变换器(MMC)由于运行效率高、模块化、可冗余等特点,被广泛的用于高压直流-直流变换器中。目前国内外的研究主要面向于模块化多电平变换器在双端直流电网中的应用,即变换器适用于连接两个直流端。但在高压直流输电系统中,不仅仅需要简单的双端互联,也需要多端互联。面对多端互联的场合,现有的解决方案往往是采用两个背靠背式模块化多电平变换器或者使用多绕组变压器,这些解决方案成本较高,设计也较为复杂。为了解决多端互联问题,本文在传统背靠背式模块化多电平变换器的基础上进行拓展,提出了一种新的基于分叉桥臂MMC的隔离型多端口变换器。该拓扑的典型应用场合为三个直流端互联,通过适当的拓展可以实现更多的直流端互联。该变换器的优势在于:同等规格下,对比传统解决方案,能够减少子模块数量,免除多绕组变压器的设计。本文主要内容如下:首先,阐述了基于分叉桥臂MMC的隔离型多端口变换器的基本拓扑结构和工作原理。之后分析并推导了该拓扑在正弦波调制下的电压、电流和功率的数学模型,根据数学模型,提出了相应的功率闭环控制策略,并对其存在的桥臂电压不平衡问题提出了相应的平衡方法,最后在Matlab/Simulink中搭建了对应的仿真模型,对拓扑和控制策略进行了可行性验证。然后分析并推导了该拓扑在两电平调制下的电压、电流和功率的数学模型,同样根据数学模型,提出了相应的功率闭环控制策略,设计了相应的闭环功率控制方案,对存在的桥臂电压不平衡问题提出了两电平调制下平衡方法,并对正弦波调制和两电平调制这两种调制方式的优缺点进行了对比。最终搭建了一台实验样机,对基于分叉桥臂MMC的隔离型多端口变换器在两电平调制下的可行性和控制方法的有效性进行了实验验证,实验结果证明了所提拓扑的可行性和两电平调制法的有效性。