基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术为大规模新能源的广域互联和送出消纳提供了一种高效灵活的解决方案,但是柔性直流输电的故障控制保护是制约其发展的主要瓶颈之一。本文采用理论分析和仿真验证相结合的方式,围绕模块化多电平换流器的故障穿越控制策略展开了系统的分析和研究。针对换流器内部耦合作用强、运行原理复杂的问题,本文对换流器的稳态特性和故障特性进行了深入分析和仿真验证。特别的,优化改进了经典双序控制系统的环流抑制器,解决了交流侧不对称故障下直流线路电压的波动问题,同时提出了考虑网侧馈入电流和环流扰动影响的直流侧双极短路故障电流的迭代求解方法,该方法相对于解析式求解法有更高的准确度。针对交流侧不对称故障,本文建立了充分利用换流器控制自由度的平均值模型,在此基础上提出一种不对称工况下的故障穿越控制策略。该策略首先优化了最近电平逼近的电容均压调制策略,提高了换流器的控制能力。并基于比例积分多谐振控制单元设计内环控制器,实现桥臂环流分量、交流侧电流分量、直流电流分量的解耦控制,保证桥臂电流各分量的质量。接着提出根据交流出力因子和直流出力因子判断故障持续时间和计算直流电压修正量的方法。最后设计了综合功率外环控制器,均衡换流站间及换流站内部子模块电容电压。仿真结果表明该策略可以提高MMC的故障穿越能力,可以实现将故障引起的功率不平衡限制在故障侧换流站内部,运行工况与潮流阶跃工况下相同。针对系统直流侧双极短路故障,提出一种由半桥子模块、全桥子模块和单极全桥子模块三种单元模块构成的新型混合换流器拓扑结构。基于该混合拓扑结构提出了通过控制桥臂的工作模式实现换相运行的故障穿越控制策略,并对换相运行原理和控制方法进行了详细分析和研究。换相运行下换流器与交流系统交换有功功率维持电容电压平衡,并且向交流系统补偿无功电流,实现了换流器在故障下独立运行。仿真结果表明该策略提高了MMC的直流故障穿越能力,保障了交直流系统的稳定运行,可实现抑制和阻断故障电流,同时使换流器工作在STATCOM模式向交流系统补偿无功功率。