模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）因具有无换相失败,有功无功独立解耦,输出谐波特性优良等优点,成为构建柔性直流系统的首选拓扑。构建基于MMC的直流系统对于解决分布式能源消纳问题和提升电能质量具有重要意义,也是未来电网发展的主流形式之一。然而,由于直流系统具备“低阻尼”的特性,导致短路故障发展速度极快,同时由于直流系统大多采用架空线,直流线路发生短路故障的概率较高。因此,直流系统迫切需要有效的短路故障清除技术以保障其安全可靠运行。论文研究内容主要包括以下几个方面:（1）从短路故障阻断技术角度,结合子模块改进型MMC与直流断路器的阻断特性,提出了一种具有直流故障阻断能力的装置级混合型MMC拓扑—改进型半全桥式MMC。该方案仅需要在传统半桥型MMC的基础上附加极少量的IGBT开关管以及少量的晶闸管和二极管,解决了现有故障阻断方案存在的设备成本高、运行损耗大的问题。文中研究并设计了所提拓扑方案的控制策略,进而详细分析了故障阻断过程及机理,随后对不同阻断方案进了经济性对比,并通过搭建仿真模型,验证了所提方案能够通过闭锁的方式阻断直流短路故障。（2）基于第一部分的研究,并针对改进型半全桥式MMC存在阻断过程中故障范围扩大的缺陷,提出了另一种具有直流故障阻断能力的装置级混合型MMC拓扑—电流主动转移型MMC。该方案增加了断流支路、桥臂阻断支路以及能量吸收支路。直流故障发生后,通过断开断流支路,一方面主动转移故障电流,另一方面实现桥臂电流的换向,进而利用半桥子模块吸收MMC内部故障能量。同时,能量吸收支路中的全桥子模块在闭锁过程中也投入电容以吸收线路侧的故障能量,从而实现了短路故障的快速阻断。文中通过建立电流主动转移型MMC拓扑,详尽分析了故障阻断机理,并在仿真软件中搭建了单端模型,验证了该方案的可行性。（3）从故障快恢复技术的角度,针对子模块混合型MMC,提出了基于桥臂电流的子模块电容电压快恢复控制策略,换流器解锁后能够保证桥臂内子模块电容电压迅速重建,大大提高了换流器故障清除后的恢复速度。此外,提出了桥臂过电流抑制控制策略,避免了换流器恢复过程中潜在的二次过流问题,保证解锁过程的平稳进行。最后通过仿真验证了所提故障快恢复策略的有效性。