随着电力电子等关键技术的持续突破,使得近年来基于模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,MMC）的高压直流输电（High Voltage Direct Current,HVDC）技术得以高速发展。通过架空线路进行电力传输将更有利于提高直流输电能力和降低工程造价,然而架空线路在实际工程应用中更容易发生短路故障。当前MMC-HVDC工程多采用半桥型子模块结构,无法通过自身的控制实现故障自清除,尽管现有的一些直流断路器方案已具备应用的条件,但还处于试验阶段,仍存在体积大、成本高昂等缺陷,如何经济、可靠地实现直流故障清除还需进行进一步研究。因此,本文在相关研究基础上提出了一种经济可行的直流故障清除方案,并对其应用展开深入研究。首先,从MMC-HVDC系统的基本结构及控制出发,简要介绍了三相半桥MMC的子模块单元及工作原理,并分析了其稳定运行时的数学模型。再从系统换流站级控制和阀级控制两个角度对MMC-HVDC系统的基本控制策略展开了详细分析。其次,在PSCAD软件上搭建了真双极MMC-HVDC仿真模型,并设计了无过流过压危害的自励启动控制策略。针对MMC子模块的仿真效率问题,在MMC戴维南等效模型的基础上,通过简化开关管特性和降低等效模型程序计算量的方式,对其等效模型进行改进简化。同时建立了可仿真非正常运行状态下的MMC等效电路,对两种模型在不同工况下的仿真结果进行对比和效率分析,结果表明了所建系统的控制参数设计合理,改进简化等效模型相比于戴维南等效模型在精度相当的情况下有一定的效率优势,为后续直流故障清除研究提供基础。接着,在结合直流断路器特性的MMC改造思想上,提出了一种基于电阻耗能支路的MMC（Resistance Dissipation Branches based MMC,RDB＿MMC）直流故障清除方案,阐述了方案直流故障清除的原理及所附加装置的相关参数设计方法。通过相关仿真验证了所提RDB＿MMC直流故障清除方案的有效性和可行性,并与几种同类型方案进行经济性对比,说明了所提方案的经济性优势。最后,在所提方案的基础上分析提出了简单可靠的故障清除判定方法,使架空线路下的MMC-HVDC系统能有效区分瞬时性故障和永久性故障,继而提出了相应的故障线路重启控制策略,能够在无严重危害的情况下恢复故障极运行,进一步提高所提方案处理直流瞬时性故障的可靠性,并展开仿真验证了其有效性。