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模块化多电平换流器(Modular Multi-level Converter，MMC)以其独特的优势，一经提出便得到了广泛的关注和研究，并成为柔性直流输电系统优先选择的拓扑，世界上在建的柔性直流输电工程中多数都采用了MMC拓扑。阀控系统作为柔性直流输电工程中的关键性设备，对安全性、实时性和可靠性都有很高的要求。尤其是随着电压等级的提高，模块数增多，阀控系统复杂度也会非常高。现在普遍采用分层设计的方案，这样就涉及到不同层的系统间的海量数据通讯。同时同一机箱内不同板卡间也需要进行数据交互。采用高速、可靠、简单的数据通信方式对于提高阀控系统的可靠性、实时性和降低复杂度都有重要的意义。 串行通信因其容易实现校验，安全性高，占用总线资源少的特点，在通信和测控等领域得到了广泛的应用。随着电子工艺的发展，串行通信的数据传输速率上限已经达到了几十Gbps。因此高速串行通信完全可以满足阀控系统对于数据通信的要求。本文详细的分析了柔性直流输电阀控系统的硬件结构和数据流特点，针对不同的数据流特点，设计了专门的串行通信方案。论文的主要内容如下: (1)首先介绍了MMC的拓扑结构和工作原理，并详细阐述了MMC的基本控制方法，包括调制策略和电容电压均衡控制，并进行了仿真验证。 (2)分析了MMC在abe和dq坐标系下的数学模型。详细介绍了柔性直流输电系统的三层控制系统结构:系统级控制、换流器级控制和阀级控制。其中换流站级控制方案基于MMC的数学模型进行设计，通过坐标变换实现有功和无功解耦。采用了功率/电压外环、电流内环的双闭环结构，提高了控制系统性能。在Psim中搭建了一个背靠背的柔性直流输电平台，对以上的控制系统方案进行了验证。 (3)以南方电网国家“863”“大型风电场柔性直流输电接入技术研究与开发示范”工程中青澳换流站为例，详细介绍了所参与研制的阀控系统的硬件结构和数据流特点，设计中将数据通信分为三个类型。层级数据通信的特点是数据量小，传输安全性要求高，采用基于IEC60044-8规约的通信方案，采用FT3帧格式，包含CRC(Cyclic Redundancy Check)校验，物理层使用曼彻斯特编码;机箱级数据通信的特点是数据量大，传输速率要求高，采用基于Aurora IP核的通信方案，包含CRC校验，通信速率为2 Gbps;板级数据通信的特点的一发多收，设计了基于时分复用总线的数据通信方案，使用一条链路实现所有板卡下行数据的传输，帧格式中包含CRC校验，物理层采用低压差分信号，传输速率50 Mbps。 本文所提出的串行通信方案都已经在硬件平台得到了验证，完全能够满足阀控系统对于数据通信的要求，而且整个通信方案简单、可靠。