随着高压直流输电工程、新型能源及用电设备的迅猛发展，直流真空断路器成为行业内研究焦点之一。本文通过对比直流开断常用方法，以有源型人工过零方式下直流真空断路器为研究对象，开展换流参数设计与磁特性研究工作。有源型直流真空断路器换流参数的选择是决定其能否成功开断的基础，本文提出一种新的换流参数设计方法。根据经验公式和电路方程进行换流参数预估设计，基于有源型人工过零换流原理，给出直流真空断路器开断过程微分方程描述，利用变步长四阶龙格库塔法编写数值计算程序，并对其进行求解。同时根据直流开断要求，设定约束条件，采用遗传算法实现换流参数优化设计。中压直流真空断路器拓扑结构研究。提出并分别对两种不同拓扑结构下换流参数进行预估设计和优化设计，并对直流断路器开断过程进行仿真与对比分析，结果表明新型无触发开关拓扑结构在换流电容成本方面更具优越性。通过对中压直流真空断路器开断过程仿真，研究不同元件对其开断过程的影响；通过对带有缓冲电容的直流真空断路器换流参数的优化设计，仿真分析了最优参数下的开断过程。高压直流真空断路器单模块和多模块串联拓扑结构换流参数设计。通过对单模块开断和多模块同步、多模块异步开断过程的仿真，对比得出在电容成本和控制复杂性方面单模块高压直流断路器更具优越性。对真空灭弧室不同频率交流下谐波磁场分析，以研究换流频率变化对电弧区域剩余磁场的影响。通过对真空灭弧室在不同换流频率直流开断中暂态磁场数值计算，得到电弧中心平面在不同换流频率下电流过零时刻剩余纵向磁场分布。通过在电弧中心平面圆心处与边缘处分别取采样点，对直流开断过程中采样点暂态磁场进行对比分析，得出电弧中心区域比边缘区域剩余磁场大。