目前我国已形成世界上规模最大、电压等级最高的交直流混联电网,高压直流输电系统的换相失败是电网面临的关键安全问题之一。随着后续特高压直流工程的相继投运,我国电网“强直弱交、多回直流集中馈入”的特征将愈发突出,交直流耦合程度和脆弱性的不断增加将导致换相失败的发生更频繁、表现形式更复杂、影响范围由局部扩展为全网。因而,增强高压直流输电系统的换相失败抵御能力对电网安全意义重大。换相失败的影响因素繁多、发生条件复杂,且在首次换相失败后如果控制不当还可能出现后续换相失败,进一步扩大故障影响。在复杂的电力系统故障或扰动条件下,实现有效的换相失败抑制控制至关重要。为此,本论文围绕高压直流输电系统的换相失败问题,在换相失败机理分析的基础上,分别研究抑制首次换相失败和后续换相失败的控制策略,从而提升系统的换相失败抵御能力。论文的主要工作可归纳为:（1）为分析换相失败各影响因素之间的耦合规律,提出了计及换流器控制的整流侧等效方法,利用R-C串联支路等效PI控制环节,并对整流器外特性进行近似,获得了逆变侧电压快速跌落后更为准确的直流电流响应特性。分析结果表明:考虑换相失败影响因素的耦合作用后,换相条件将更为苛刻,尤其是直流电流的非理想受控特点将显著增大换相失败的风险。针对后续换相失败,研究了首次换相失败后的逆变侧控制器切换过程,定量分析了控制器的切换条件,明确了控制由定电流模式切换为定关断角模式后,电流偏差控制器输出的快速降低将导致关断角不受控,这是引发后续换相失败的根本原因。（2）常规高压直流输电12脉动换流器在每个工频周期内仅换相12次,其换相过程在时间上相对离散,这会导致基于换相信息的控制滞后严重,不利于首次换相失败抑制。为此,提出了一种基于虚拟换相过程的首次换相失败抑制策略。所提出的虚拟换相过程概念实现了时间轴上离散换相过程的连续化拓展,从而使得关断角、换相重叠角等可以随采样频率实时求解;在此基础上,通过虚拟触发角预测算法,实现了故障后触发角指令的实时调节。仿真结果表明,通过与工程现有控制的合理配合,所提策略可以进一步提升系统的首次换相失败抵御能力。（3）针对换相电压波形畸变引起换相失败的问题,提出了一种基于预期换相面积跌落的关断角控制策略。该方法从换相电压波形入手,结合换相机理,构建了预期换相面积跌落指标,实现了换相电压波形变化所造成换相失败风险的准确量化。在其基础上,综合考虑换相结束时刻后移和换相过零点前移,分析了换相面积跌落对关断角的潜在影响,并设计了关断角预测控制策略,从而确保换流器具有充足的换相裕度。仿真结果表明,在交流系统故障和电压波形畸变条件下,所提都具有更好的首次换相失败抑制效果。（4）针对首次换相失败后逆变侧控制器配合不当引发后续换相失败的问题,提出了一种基于定关断角偏差控制的后续换相失败抑制策略。通过关断角偏差目标的求解以及控制启动逻辑的设计,实现首次换相失败后关断角控制参考值的自动调整。所提策略利用恒定关断角偏差作为控制目标,避免了不必要的控制模式切换,保证了关断角在首次换相失败后的系统恢复过程中持续受控,从而有效预防后续换相失败。最后,通过仿真实验验证了控制策略的有效性。（5）在上述逆变侧控制优化的基础上,提出了一种基于整流侧限流控制的后续换相失败抑制策略。该策略以换相电压—时间面积的需求量与提供能力之差作为交流系统故障严重程度的量化标准,通过构造虚拟换相面积缺乏量指标,实现了直流电流和换相电压变化对换相过程耦合影响的有效表征,同时将该指标引入到低压限流环节,从而改善系统的故障恢复特性。仿真结果表明,相较于传统低压限流控制,所提策略具有更好的后续换相失败抑制能力。本文着眼于换相失败抑制控制,形成了包括换相失败机理分析、首次换相失败抑制、后续换相失败预防的理论体系。理论研究和仿真结果表明,所提策略有助于提升高压直流输电系统的换相失败抵御能力,从而保证大电网的安全稳定运行。本文方法可以为实际高压直流输电控保系统的优化设计提供一定的理论依据。