基于我国能源分布现状以及向负荷密集中心接入功率的需要，特高压大容量功率传输成为新能源并网与外送需要解决的重要问题。特高压直流输电技术是解决上述问题的有效方法。而随着特高压直流输电系统传输功率的提高，受端负荷中心将出现“强直弱交”的结构布局。为解决大容量直流功率的馈入问题，本文将特高压直流分层接入系统与多落点直流结合，提出了新的混合级联换流阀拓扑，从而可以在受端系统分散消纳大容量的直流功率，优化受端系统电网结构，提高系统的安全稳定运行能力。本文针对混合级联换流阀拓扑在不同受端交流系统下的应用，提出了不同子换流器组合的换流阀结构，并进行了运行特性对比，详细研究了基于半桥型MMC和单向晶闸管组的混合级联换流阀和基于LCC和半桥型MMC的混合级联换流阀的控制策略以及直流故障穿越策略。主要工作如下：
　　(1)提出了结合特高压直流分层接入系统与多落点直流接入系统的混合级联换流阀拓扑，从而将大容量直流功率分散馈入至多个受端落点，解决了大容量直流功率馈入的问题。分析了混合级联换流阀拓扑的子换流器组合策略，对比了不同子换流器组合的运行性能。
　　(2)提出了基于半桥型MMC与单向晶闸管组构成的混合级联换流阀拓扑。分析了这一拓扑结构的运行特性，主要考虑了混合级联换流阀接入后受端电网的多馈入短路比和最大馈入有功功率。提出了稳态运行下的高低压阀组均压运行控制策略。针对多种特殊工况提出了多种工作模式及其在线切换策略；分析了这一拓扑的直流故障穿越策略。
　　(3)提出了基于LCC与MMC组成的混合级联换流阀拓扑。分析了低压阀组MMC对高压阀组LCC交流侧接入点处的短路电流的影响以及最大多馈入短路比增量的影响；提出了MMC紧急无功补偿策略，确保高压阀组在交流侧出现无功缺失时保持稳定运行。针对子换流器的故障与检修，提出了子换流器在线投退策略；针对直流线路故障，提出了直流故障穿越策略。