模块化多电平变换器(MMC)作为一种新型换流器拓扑结构,将发电单元通过DC/DC变换器连接到MMC的子模块中,提升功率等级的同时可避免发电单元本身串并联带来的不利影响,大大提高系统的灵活性和可靠性。同时,伴随着智能电网快速发展,清洁能源越来越受到重视,燃料电池因其环境效益好、发电效率高等优势明显,因而将燃料电池作为直流源接入MMC,建立大功率发电系统结构,具有良好的应用前景和重要意义。本文以此开展的研究工作如下:第一,深入研究了燃料电池工作原理,将燃料电池接Boost变换器搭建直流源模型,在此基础上结合空间矢量调制和传统分布式发电并网系统进行研究,并搭建了基于传统三相六开关逆变器的发电及并网模型。第二,对MMC的相关拓扑结构、工作原理、数学模型进行了深入的理论分析。重点研究了MMC的相关调制策略,建立了燃料电池稳压控制器,在Boost变换器控制系统中加入PI控制器,升压的同时保证输出电压的稳定。并基于传统MMC内外环解耦控制策略的研究,对内环控制器进行了改进,加入了模糊控制器,使得在功率调度发生变化引起系统电流变化时,控制器参数可以适时调整,保证系统稳定运行。最终在Matlab/Simulink中搭建了基于MMC的大功率燃料电池发电及并网模型,验证了以上控制策略的正确性和有效性的同时,对比分析传统并网模型,突出其功率等级大、灵活性高、谐波含量低等优点。最后,由于大功率发电系统结构中桥臂环流依然以二倍频分量为主,基于此搭建了桥臂环流抑制器。在分析研究子模块故障问题的基础上,确定冗余保护策略,保证发电系统正常运行。并最终在Matlab/Simulink中搭建控制器,经过仿真研究,验证了以上桥臂环流抑制策略和冗余保护策略的有效性和优越性。