基于模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter，MMC）的柔性直流输电技术（以下简称柔直输电技术）可有效解决交流输电以及常规高压直流输电技术用于风电、光电并网时存在的技术瓶颈。多端柔直和直流电网是柔直输电技术的主要发展方向。以我国为例，由于可再生能源开发的迫切需要，柔直输电技术得到了高速的发展，目前，我国已陆续投运五个柔性直流输电工程（2010年，上海南汇±30kV两端；2013年，南澳±160kV三端；2014年，舟山±200kV五端；2015年，厦门±320kV两端；2016年，鲁西±350kV背靠背），在建三个柔直工程（2018年，渝鄂±420kV背靠背、2019年，张北±500kV柔直电网、2020年，昆柳龙±800kV三端），在柔直输电技术上处于世界前列。上述工程中除昆柳龙工程使用了由半桥子模块和全桥子模块构成的混合型MMC柔直技术外，其余工程全部采用了半桥型MMC柔直技术。
　　柔性直流电网在发生直流线路短路故障后，故障电流会在数毫秒内上升到 8-10倍额定值，严重威胁直流电网关键设备的安全运行。柔性直流电网直流短路故障电流的抑制已成为阻碍柔性直流电网大规模建设和发展的主要技术瓶颈之一。本文围绕如何抑制柔性直流电网故障电流这一难题，从直流电网网侧和源侧两个角度着手，分别提出了相应的故障电流抑制技术。针对网侧抑制技术，提出了电容换流型直流断路器。针对源侧抑制技术，提出了以混合型MMC交直流解耦基本架构为基础，结合直流电压前馈控制技术、直流电压目标预设控制技术、直流功率前馈控制技术等控制技术构成的混合型MMC主动限流控制技术体系，揭示了柔性直流电网采用主动限流控制技术后的能量转移机理。主要工作如下：
　　（1）提出了电容换流型直流断路器拓扑，即一种柔性直流电网故障电流网侧抑制技术。研究了电容换流型直流断路器的拓扑结构与运行原理，分析了其内部组件参数设计方法，研究了杂散参数对其运行特性和电压、电流应力的影响，研究了其重合闸特性，并进一步提出了适用于不同的应用场合的电容换流型直流断路器扩展拓扑。
　　（2）提出了混合型 MMC 主动限流控制技术体系，即一种柔性直流电网故障电流源侧抑制技术，揭示了主动限流控制技术的限流机理，从多角度对比分析了基于混合型MMC构建的直流电网和基于半桥型MMC构建的直流电网在故障期间的暂态运行特性。研究表明，主动限流控制技术可以有效限制直流线路短路故障后的故障电流。
　　（3）研究了故障后混合型 MMC 的直流电压、直流电流暂态演变机理。研究表明，主动限流控制技术可以在故障后快速降低换流器桥臂电压中的直流分量，并使得换流器直流母线电压自适应于直流故障点电压，从而使得换流器能够应对金属性短路、高阻短路等多种类型的直流短路故障。
　　（4）提出了适用于混合型 MMC 的主动限流优化控制技术，分别为直流电压目标预设控制技术和直流功率前馈控制技术。提出了一组可行的直流电压目标预设控制曲线，分析了不同目标预设控制曲线对直流电网暂态恢复特性的影响。直流电压目标预设控制通过优化故障后电压站的暂态直流电压特性，可以加快电压站直流功率的恢复速度。直流功率前馈控制通过快速自适应调整有功电流控制指令值，达到缓解直流故障期间换流器交、直流功率不平衡，抑制子模块电容电压波动的目的。
　　（5）研究了基于混合型 MMC 的柔性直流电网暂态能量转移机理，分析了柔性直流电网在使用主动限流控制技术后对直流断路器耗散能量的大小需求。研究表明，故障后换流器交、直流侧有功功率不平衡是引起子模块电容过电压或欠压的直接原因。对基于混合型MMC的直流电网中的直流断路器，其耗散能量主要来源故障回路中的感性元件储能，故障期间换流站注入直流电网的能量基本可以忽略不计。对于半桥MMC 型直流电网中的直流断路器，其耗散能量主要来源于近端换流器在故障期间注入的能量。
　　（6）提出了一种结合网侧和源侧故障电流抑制措施的协调方法，即混合型MMC和直流断路器协调控制。基于不同协调控制技术，揭示了直流电网故障线路电流的暂态演变机理。研究了不同协调控制技术对直流断路器的开断电流大小需求。