基于模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,MMC）的柔性直流输电技术能够解决常规交直流输电技术在新能源大规模并网时存在的固有缺陷。随着清洁低碳能源体系的构建,采用柔性直流输电技术的大规模远距离新能源外送系统得到了迅速的发展。以我国为例,在“碳达峰、碳中和”的绿色能源目标推动下,近三年来跨区域的柔性直流工程纷纷投产送电（2020年±500k V张北柔直电网工程、2020年±800k V昆柳龙三端混合直流输电工程）,目前在柔性直流输电技术上处于世界领先水平。随着柔性直流输电工程电压等级和输送容量的提高,柔直并网系统的交直流短路故障问题也愈发严峻。柔性直流电网故障电流上升速度快,而电力电子装备非常脆弱,为保护系统设备的安全运行,风电柔性直流并网系统需具备交直流故障暂态灵活应对能力,以避免设备受损。本文围绕如何穿越风电柔性直流并网系统交直流故障这一难题,从半桥型和混合型MMC两种实用工程拓扑着手,沿着从双端到多端的研究思路,对多种拓扑结构的风电柔性直流并网系统开展交、直流故障的暂态特性研究,系统性地分析并总结了其故障暂态能量转移规律,提出了相应的风电柔性直流并网系统交直流故障穿越与能量耗散策略。本文的主要工作以及取得的成果如下:1、分析了风电柔直并网系统的基本工作原理,推导了其运行控制策略,介绍了两种典型的双端风电柔直并网系统拓扑及控制策略。最后在PSCAD/EMTDC下仿真验证了基于半桥型子模块的风电柔直并网系统的稳态功率跟踪能力,以及基于混合型子模块的风电柔直并网系统的低直流电压运行能力。2、分别针对半桥型、混合型双端风电柔直并网系统,研究了其交、直流故障的等效电路,分析了不同拓扑在不同故障期间的暂态充放电特性。进而对比分析了上述两种典型风电并网系统的暂态能量转移特性,首创性地揭示了故障期间“风电场-换流站-直流系统”的交互机制和系统暂态能量转移机理,为系统的交直流故障穿越及暂态能量耗散策略提供了理论依据。3、针对双端风电柔直并网系统,分析了应用于系统交直流故障穿越的耗能装置典型拓扑和运行原理,对不同耗能装置进行了分类。在归纳常规耗能装置的基础上,提出了一种用于MMC-HVDC风电并网系统的柔性耗能装置拓扑（FB-DBS）。在分析FB-DBS工作原理的基础上,提出了FB-DBS的综合控制策略和参数设计。此外,本章还提出了耗能装置与混合DCCB的协调配合方法和系统的交直流故障穿越控制策略。该耗能装置不需要通信系统,可实现柔性接入,耗散能量可控,投入过程中电流及电压变化率较小,实现故障期间平滑接入的同时保证了换流器的安全运行。4、针对四端风电柔直并网系统的直流故障问题,研究了混合型MMC端口直流电压电流及直流调制比演变过程,得到了直流调制比对故障电流上升的影响关系。进而提出了一种具备故障识别能力的自动限流耗散策略,策略能够主动识别直流故障并迅速降低直流调制比,从而抑制故障电流,大幅降低故障期间直流电抗器的储能。此外,分析了加入限流耗散措施后的暂态能量转移变化规律。最后采用自动限流耗散控制在四端风电直流电网下进行了电磁暂态仿真。5、针对四端风电柔直并网系统的交流故障问题,分析了不同位置、不同性质交流故障下定直流电压站的直流电压和子模块电容电压变化特征,总结了不同位置交流故障的暂态潮流变化规律,得到了交流故障应对的最大允许反应时间。在此基础上定义了潮流转移熵,基于潮流转移熵对不同交流故障的敏感性,提出了基于潮流转移熵的异地交流故障定位与故障性质识别方法,并设计了暂态能量耗散与风电场功率协调控制策略,使系统能够自动应对任何受端发生瞬时性或永久性交流故障,故障期间实现无闭锁持续运行。