随着功率半导体器件、通信和控制等技术的日益进步,电力电子变流系统得到了快速发展,在功率密度、功率容量和控制功能等方面的性能不断优化。模块化多电平换流器(MMC)是近年来在柔性直流输电领域中最有前途、效率最高、应用最广的电力电子拓扑结构。对于MMC这种大容量电力电子变流系统而言,由于系统中开关器件、反馈和控制变量等数目众多,若仍然采用传统的集中式控制架构和方法,可能会造成通信繁杂,系统模块化程度低,进而导致可靠性和通用性差等问题。相比集中式控制系统,分布式控制有着明显的优势。其模块化、标准化、高可靠性、高功率密度、可维护性和可扩展性也符合现代电力电子技术的发展趋势。且MMC对于控制的实时性要求较高,在控制功能和电路结构上存在明显的分布式特性。因此本文研究了基于光纤通信技术的MMC分布式控制系统,主要研究内容如下:第一,推导了子模块电容纹波电压、纹波电流,开关元件功率损耗和桥臂电感纹波电流等理论公式,并分析得出各元件设计时的最差情况,以便指导电路设计,合理选择元件,提高MMC可靠性和功率密度。第二,针对MMC传统控制方法存在的问题,研究了载波相移PWM控制策略及电容电压均衡算法的原理,分析了载波相移PWM控制策略适用于分布式控制的原因。基于MATLAB/Simulink搭建了17电平MMC逆变系统模型,并进行仿真分析,验证控制策略和均压算法的有效性。第三,针对MMC传统控制架构存在的光纤和光模块用量多、通信系统繁杂和子模块不同步等问题。将无源光纤网络系统的思想应用于MMC控制系统的设计,提出了一种基于光分路器的MMC分布式控制系统架构,由主控制器、相控制器、子模块控制器和光分路器组成。相控制器与子模块控制器之间,采用下行广播方式,上行时分复用的技术实现数据传输。最后,基于FPGA具备的GTP高速串行收发器管脚,Aurora协议集成核以及AXI4数据流协议,采用SFP光模块与光分路器进行连接,设计搭建了MMC通信网络实验平台,研究验证基于光分路器的MMC分布式控制系统架构的可行性。