近几年,随着风力发电、太阳能发电等可再生能源发电的发展,基于模块化多电平换流器的直流输电技术(Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current, MMC-HVDC),由于其灵活高可控以及开关频率低等优点,成为目前国内外研究的热点。本文主要研究在实时数字仿真器(RTDS, Real Time Digital Simulator)中,MMC-HVDC系统的建模与仿真。MMC中的子模块关系到整个系统的可靠性,因此研究子模块的故障特性及其保护策略具有重要的意义。本文针对现有RTDS的MMC封装模块不能用于研究MMC-HVDC系统子模块发生故障的特性,通过编程在RTDS/CBuilder中开发自定义MMC子模块。自定义的子模块不仅占用仿真资源少,而且还能用于研究MMC-HVDC系统子模块发生故障的特性及其冗余保护策略的问题。此外,本文还提出了基于载波移相调制方法的MMC子模块冗余保护策略,该策略能保证换流器在发生子模块故障时还能继续正常运行,并且不会造成直流侧电压明显的波动,对系统的扰动小。为了验证本文所开发的子模块以及冗余策略的有效性,分别在RTDS和PSCAD仿真平台中搭建了7电平双端MMC-HVDC系统。仿真结果表明,本文所开发的子模块仿真占用资源少并且能正确反映故障特性,所提出的冗余保护策略是有效的。