多端柔性直流输电(Voltage Source Converter based Multi-terminal High Voltage Direct Current Transmission,VSC-MTDC)具有运行方式灵活、易于扩展等特点,在大规模可再生能源接入,海上或孤岛供电,电网互联等领域具有良好的应用前景。功率器件作为电压源型换流站VSC中的核心器件,其发生开路故障会造成系统运行电流畸变,电压和功率波动。不仅导致功率器件发生不可逆的损坏,而且由此引发的二次故障会严重影响系统的安全可靠运行。不同于短路故障具有明显的短路电流特征,功率器件开路故障具有一定的隐蔽性,难以直接检测。本文以并联式VSC-MTDC为研究对象,研究基于VSC电流特征的功率器件非侵入式开路故障检测方法,为保障VSC-MTDC系统的安全运行提供技术支撑。论文的主要研究内容如下:第一,论文首先通过分析VSC-MTDC系统工作原理,建立了VSC数学模型。根据VSC-MTDC系统的典型运行模式,分别设计了定直流电压、定有功/无功、定交流电压/频率的VSC控制策略,理论分析了功率器件发生开路后VSC交流侧和直流侧的电流响应特性,并进行了仿真验证,为研究VSC-MTDC系统开路检测方法提供理论依据。第二,采用VSC交流侧电流的直流分量作为功率器件开路故障特征,对常规直接平均电流法、Park矢量法和归一法直流分量法三种方法进行了设计与实现,分别对三种方法在VSC不同运行模式和不同运行工况下的检测性能进行了研究,重点对比分析了VSC-MTDC系统发生功率调整、直流电压波动和潮流反转下的功率器件开路故障检测性能,并对直流分量特征的阈值选取进行了讨论。第三,针对直流分量特征对系统运行工况比较敏感、检测速度慢的问题。基于经验模态分解基本理论,提出了基于瞬时频率特征的VSC-MTDC系统开路故障检测方法。通过对VSC交流侧电流进行模态分解,提取本征模态函数(IMF)瞬时频率特征进行功率器件开路检测。仿真结果表明IMF瞬时频率特征具有较好的动态检测性能而且能够识别出功率器件开路故障的发生时刻。第四,为进一步地提高VSC-MTDC系统开路故障检测的实时性,提出利用功率器件开关激励产生的暂态高频振荡电流进行开路检测。通过分析IGBT功率器件开关激励过程和频谱特性,揭示了VSC中高频开关振荡响应电流的形成机理,采用压缩感知理论对功率器件的开关特性进行了降频重构,并通过实验进行了验证。最后,提出了基于开关振荡电流特征的功率器件开路故障高速检测方法,并在小容量实验样机系统中进行了初步验证,结果表明能够在一个开关周期内对IGBT开路故障进行准确检测。