模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,MMC）具备谐波含量低、开关损耗小等独特的优势,但在高压直流输电时出现的直流故障严重影响电能传输质量。MMC-HVDC系统能快速有效的清除直流故障是保证系统可靠运行的前提,清除故障的途径大致有三种:交、直流断路器以及子模块拓扑。由于交流断路器有响应时间长,易损坏器件等缺陷,工程中不能单独使用;高压大容量直流断路器技术不成熟、成本高等缺陷,实际工程中难以实现;依靠子模块拓扑器件本身阻断电流,是使MMC具备直流故障闭锁能力的最佳方式。半桥型子模块（Half Bridge Sub Module,HBSM）具有结构简单、控制容易以及成本低的优势,但无法闭锁直流故障;全桥子模块（Full Bridge Sub Module,FBSM）能够阻断直流故障,但存在电容耦合作用,且损耗大,成本高。因此,对子模块进行改进,使其具备直流故障清除能力为可行的方案。本文主要研究内容如下:（1）首先,分析了HBSM拓扑的工作原理,发现反向并联的二极管无法阻断故障电流;接着对FBSM、串联双子模块（Series Double Sub Module,SDSM）、箝位双子模块（Clamp Double Sub Module,CDSM）、自阻型子模块（Self Block Sub Module,SBSM）四种具备故障阻断能力的拓扑的工作状态进行分析。分析了MMC拓扑结构以及MMC-HVDC系统的故障机理,并介绍了一种具有故障隔离作用的电流转移支路结构。（2）提出一种具有阻断电流能力的改进自阻型子模块（Improved Self Block Sub Module,ISBSM）。对于HBSM反向并联的二极管无法阻断故障电流,对HBSM拓扑进行改进。将ISBSM与HBSM按一定比例搭配,组成不同的混合式模块化多电平换流器。最后通过仿真对比验证了在两子模块各占桥臂总模块数一半时,故障抑制效果最佳,并分别分析了系统在不同位置发生接地故障时的故障抑制能力。（3）提出自阻型单极全桥子模块（Self Block Unipolar Full Bridge Sub Module,SB-UFBSM）拓扑。ISBSM虽具有一定的故障抑制能力,但存在过电压的问题。文章对全桥子模块（Full Bridge Sub Module,FBSM）进行了改进;分析了SB-UFBSM的工作原理,将其运用到故障时的SB-MMC结构中,详细分析了SB-UFBSM在闭锁前和闭锁后的故障清除能力。为适应工程应用,对功率器件进行耐压、控制分析。（4）将SB-UFBSM与HBSM两种拓扑以一定比例组成混合式MMC,分析并选择了适合于此MMC结构的控制策略,仿真得到了该混合结构的最佳搭配数量。将混合式MMC与SB-UFBSM构成的MMC两种方案进行对比,仿真结果验证了前者随着HBSM模块数量的增加故障抑制能力减弱,而SB-MMC结构对故障的清除能力较强。在仿真软件PSCAD/EMTDC中,结合一种具有辅助阻断故障电流的转移支路结构来搭建模型,对SB-MMC的故障清除能力进行仿真验证。最后对比分析了不同子模块的经济性,并分析了有电流转移支路的MMC结构具有良好的经济性。