随着大规模可再生能源并入电网,新能源并网的间歇性和随机性问题日益突出,基于柔性直流输电技术的多端直流系统被公认为解决这一问题的有效手段。研制具有更大容量和更高开断速度的高压直流断路器,对发展多端直流电网具有重要意义。本文以人工过零型高压直流断路器为研究对象,对其开断过程进行了仿真和实验研究。本文首先提出了一种基于人工过零原理的模块化高压直流断路器拓扑及吸能改进方案,通过对比分析了直流断路器开断额定电流和短路故障电流的电路过程,发现本文提出的吸能改进方案能有效降低开断过程中直流断路器元件两端的电压以及直流断路器吸能容量要求。真空灭弧室作为人工过零型直流断路器的重要灭弧单元,其弧后介质恢复过程决定了直流断路器能否成功完成电流转移并最终开断电流。通过建立真空灭弧室弧后鞘层发展模型和金属蒸气密度衰减模型,分析换流速度、开断电流峰值和真空灭弧室触头间距参数改变的影响,得到了直流断路器开断参数与真空灭弧室弧后介质恢复过程间的影响关系。以真空灭弧室的弧后介质恢复过程作为出发点,通过分析直流断路器换流支路频率、换流电容值和吸能电阻值对开断过程的影响,本文得到了直流断路器参数对真空灭弧室电流及电压变化的影响规律,并给出了直流断路器的参数设计流程。最后,通过高压直流断路器单模块原理样机实验,完成了直流断路器模块开断小电流和大电流的实验,发现直流断路器电路参数变化过程与分析一致。探究改变实验参数对直流断路器真空灭弧室开断结果的影响,发现开断电流峰值和换流速度均会对真空灭弧室的开断结果造成影响,并简要分析了金属蒸气密度对人工过零型直流断路器不同开断结果的影响。