模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)凭借其谐波含量低、开关损耗小、电压等级易于提升等突出优势在高压直流(high voltage direct current,HVDC)输电领域获得了较为普遍的关注。因为直流系统阻尼更小,故障扩散速度更快,因而直流故障保护一直是MMC-HVDC实现工业推广所面临的主要问题之一,同时也是本文的研究重点。首先,论文对MMC拓扑以及工作原理进行了分析,对MMC-HVDC控制系统进行了说明。其次,分析了直流双极短路故障和单极接地故障的故障特性,推导了故障电流解析式,并通过仿真验证了其良好的吻合度;探究了直流断线故障的故障特性和故障等效回路。再次,从可靠性、成本和直流故障阻断性能等方面对“硬阻断”技术和“柔性阻断”技术中的典型拓扑进行了定量分析,由此提出一种综合评价指标,以便于对具备直流故障阻断能力的不同拓扑进行量化考核。最后,针对换流器闭锁前的过电流限制,研究了基于桥臂耦合电感的MMC的基本工作原理,探究了耦合系数对系统正常运行特性和故障特性的影响,并通过仿真验证了其良好的限流效果。针对换流器闭锁后的过电流限制,提出一种基于限流电阻和新型子模块的MMC,分析了其故障限流机理,通过对故障阻断时间和器件电气应力的分析得出了关键参数的选值标准,并通过仿真进行了验证。