基于电压源型换流器的高压直流输电系统广泛应用于可再生能源并网、向无源网络供电、城市电网供电和异步交流电网互联等场合。模块化多电平换流器作为电压源型换流器的一种新型拓扑结构,具有实现功率独立可调、无需额外的滤波装置、占地面积小和结构模块化等优点,目前国内外已有相应的实际工程投入运行。模块化多电平换流器的建模是研究其动态特性和相应控制策略的基础。针对仿真过程中模块化多电平换流器的建模存在工作量大、占用仿真资源和仿真速度慢等缺点,本文建立了换流器的等效模型,通过将换流器桥臂等效为戴维南电路的方式,可实现高电平模块化多电平换流器的仿真,具备仿真换流器内部故障的能力,同时对建立的换流器的等效模型进行误差分析和适用性范围推导。基于建立的模块化多电平换流器的等效模型,本文对控制保护策略展开研究,提出改进的电容电压均压控制法。改进的电容电压均压控制法避免对所有子模块电容电压排序,建立电容电压分层容器,根据所有的电容电压的大小将其放入不同分层的容器内,根据桥臂电流大小和桥臂需投子模块的个数从电压分层容器内选择对应的子模块投入。同时,引入电压容器是否重新分层的判据,进一步减小改进的电容电压均压控制法的时间复杂度。本文基于载波相移调制提出改进的冗余保护策略,相比于最近电平逼近调制下的冗余保护,这能够降低换流器的开关器件损耗。改进的策略主要分为三部分：载波动态分配、附加载波控制和电容电压优化控制。载波动态分配在故障后发生后,为所有子模块动态分配载波,无需记录载波量；附加载波控制在故障后优先为冗余子模块充电,且避免其被放电,使得系统尽快达到稳定状态；电容电压优化控制保证附加载波控制过程中电容电压的波动较小。