随着我国对环境保护的重视,加上全球煤炭、石油等不可再生能源的逐渐枯竭,国家加大了对可再生清洁能源的开发利用程度。这些清洁分布式能源进行远距离输电最好的方式就是高压直流输电。而高压直流输电的主要技术难题之一就为高压直流短路保护技术。高压直流断路器作为维护直流电网安全运行的关键设备越来越受到人们重视。同时,随着中国城市轨道交通提前完成“十三五”发展规划目标,进入“十四五”发展阶段,实现关键设备和核心技术的国产化已经成为必须完成的任务。直流断路器作为地铁直流牵引供电系统中的重要保护设备,对其核心技术的研究具有十分重要的意义。相比目前地铁中使用的传统机械式直流断路器,混合式直流断路器不仅继承了机械式断路器的通态损耗低和固态断路器动作速度快、无弧分断等优点,同时摒弃了机械式断路器的燃弧、可靠性差和固态断路器的通态损耗高等缺点,符合未来城市轨道交通牵引供电系统保护的需求。因此本论文以高中压混合式直流断路器为研究对象,针对地铁接触网的应用场合,将设计的混合式直流断路器在城市轨道交通中得以应用。首先,以高压混合式直流断路器为研究对象,首先理论分析了混合式直流断路器的工作原理;详细介绍了一种级联IGBT的自举型驱动电路,推导出了IGBT驱动时的正负电压公式,得到驱动电压影响因素。针对混合式高压直流断路器关断电流较大的特性,设计了一种自适应故障限流器,能有效抑制了故障电流的增长,并通过限流电阻和耦合电感能有效降低故障电流的幅值;通过搭建仿真模型仿真验证了设计方案的正确性。其次,本论文分析了混合式直流断路器的工作原理;设计了级联SiC JFET器件的驱动电路,通过一个驱动电路即可实现所有级联的SiC JFET器件的驱动,简化了断路器的驱动控制电路;设计了级联均压方法和基于JK触发器的控制方法,并进行了详细分析;搭建仿真模型验证了所提出的混合式直流断路器的故障保护性能及驱动电路、均压电路和控制方法的有效性。在次,提出了基于SiC JFET器件的适用于地铁接触网的混合式直流断路器方案,可以实现牵引供电系统在小双边供电方式和大双边供电方式下的正常供电和故障保护,也可以实现小双边供电方式和大双边供电方式的自由切换。并且该方案三个断路器共用转移支路和吸收支路,极大地降低断路器的制造成本;在基于JK触发器控制方法的基础上,设计了适用于地铁接触网的混合式直流断路器控制方法,可以满足断路器在不同场景下工况需求;搭建仿真模型验证了所提出的适用于地铁接触网的混合式直流断路器方案的正确性。最后,搭建了实验样机,实验结果表明了本文所提出的适用于地铁接触网的混合式直流断路器方案的可行性。