多端直流输电及直流电网技术在接纳新能源并网、高效配置能源资源方面有着独特的优势,是未来电力系统的重要组成部分。潮流控制与短路故障问题是直流电网发展中必须解决的两大关键问题。潮流控制不当,可能会引起线路的超负荷传输,不利于电力系统的安全运行;短路电流得不到有效抑制、故障线路无法及时切除,可能导致电力设备损坏、母线电压下降,严重时引起系统崩溃。通过在线路中加装直流潮流控制器和直流断路器是解决上述问题的关键。为此,本文将对直流潮流控制器、直流断路器及潮流与短路复合控制装置的拓扑结构及工作机理等方面进行研究。论文研究内容主要包括以下几个方面:1、总结现有的直流潮流控制器、直流断路器技术方案。按被控元素将潮流控制器分为两大类:电压型和电阻型;按关键元器件不同,将直流断路器分为机械式、全固态式和混合式。详细分析了各类方案的工作原理及优缺点,为直流电网潮流控制与短路控制的复合装置研究做铺垫。2、基于现有直流断路器的故障电流抑制效果差、对系统冲击大、设备成本高等缺陷,提出一种新型的单体式直流断路器——基于预充电电容的新型混合直流断路器和一种组合式直流断路器——组合电容型直流断路器。文中对所提的两种断路器拓扑结构、工作原理、控制策略、参数设计要求等进行详细的阐述,搭建了多端直流输电系统的仿真模型进行了仿真验证,并与现有方案做了经济技术性对比。3、提出了直流电网潮流控制与短路控制的复合装置,实现潮流控制功能与短路电流抑制、故障线路切除功能的集成。文中给出了具体的工作模态、控制策略、理论推导,搭建了三端直流环网模型进行仿真验证。