高压直流(HVDC)输电技术是解决远距离、大功率输电的有效途径,两端高压直流输电系统逐渐发展为多个换流站组成的多端高压直流输电系统,形成高压直流电网。高压直流断路器作为保护高压直流系统安全可靠运行的重要组成部分,提高其开断性能至关重要。利用特殊形状的触头导通电流时产生的磁场可以对直流真空电弧进行磁场调控,使直流电弧在磁场影响下更容易熄灭。本文首先在直流中频条件下,分析了在真空灭弧室中常用的两种类型触头的磁场分布特点,提出了一种新型嵌合式AMF-TMF触头结构。该触头内部具有螺旋槽横磁触头结构(TMF),保证初始直流真空电弧不断向外旋转运动。外部为杯状纵磁触头结构(AMF),驱使直流真空电弧保持扩散态直至熄灭。基于此新型AMF-TMF触头结构建立了仿真模型,分析了5kA/3000Hz电流参数下的磁场分布情况,对比单一磁场结构的触头分析了其磁场分布特点。同时对触头间不同位置的弧柱进行了受力分析,预测了电弧的运动轨迹。其次通过仿真进一步分析了新型AMF-TMF触头在U型连接的双断口真空灭弧室中的磁场分布,得出灭弧室中心间距对横向磁场偏移距离,触头最大半径处弧区中心平面TMF最大差值以及纵磁触头片区域剩余AMF的影响。另外分析了加装铁镍合金涂层的磁场屏蔽罩对磁场分布的影响。结果表明增大灭弧室中心间距和加装磁场屏蔽罩能有效改善双断口复合磁场触头直流真空灭弧室磁场分布状况。最后搭建了基于三电源合成试验回路的高压直流真空断路器实验平台,使用AMFTMF复合磁场触头进行直流开断实验,同时高速相机拍摄了电弧的动态图像。通过改变电流大小,观察直流真空电弧的形态及运动过程,结合触头的烧蚀特性,总结AMF-TMF复合磁场触头对直流真空电弧的调控特点。结果表明当换流频率为3000Hz,6kA等级电流开断条件下的新型AMF-TMF复合磁场触头具有直流真空电弧调控能力。