本发明提供了一种模块化多电平直流变压器及其调制方法，其中直流变压器，包括变压器子模块；所述变压器子模块包括一次侧部分、二次侧部分以及储能电容部分；所述一次侧部分、二次侧部分以及储能电容部分这三个部分级联；所述储能电容部分包括电容；所述一次侧部分、二次侧部分均通过反向串联的开关管与储能电容部分相连接。本发明拓扑结构无内部交流链接变压器，实现直流初级侧与直流次级侧的直接功率变换，提升传输效率，减小装置体积；拓扑的模块化结构增大系统冗余度，能够提升装置可靠性；新型子模块的应用，能够实现直流变压器系统变比的大范围在线调节功能。