本发明公开了一种模块化多电平矩阵变换器电容电压平衡控制方法。该方法首先通过输出功率控制和总电容电压平衡控制，得到桥臂电流中输入、输出电流分量的参考值；接着，通过基于双频循环电流注入的桥臂间电容电压平衡控制，得到桥臂电流中两种频率循环电流分量的参考值，进而求出桥臂电流的参考值；最后将电流传感器实际测量的桥臂电流与桥臂电流参考值比较，经由比例积分控制，再采用输入、输出电压的前馈控制，得到桥臂电压参考值，并用来求出控制子模块开关的信号。本发明无需对电路进行复杂的变换，且在桥臂传输功率不平衡时，不仅能够实现电容电压的平衡，还能确保注入的循环电流不会影响输入、输出电流。