随着能源短缺和环境恶化问题的加剧,能源的开发与利用逐渐从传统能源向可再生能源过渡。柔性直流电网是可再生能源并网和消纳的有效手段。利用架空线进行直流电网组网是未来的主流形式,但其也为直流电网带来了更多发生故障的风险。由于电力电子器件组成的直流电网具有惯量低、阻抗低的特性导致其故障发展迅速,故障电流在数毫秒内就会达到IGBT的工作耐受上限,为换流站和直流系统的安全运行造成巨大隐患。可见,有效的故障限流技术是当前构建直流电网的关键。本文主要针对直流故障限流器的拓扑进行研究,提出一种耦合电感式双向直流限流器（Coupled Inductance Bidirectional Fault Current Limiter,CIB-FCL）,并结合已在实际工程中应用的混合式高压直流断路器（Hybrid DC Circuit Breaker,HDCCB）,研究其与CIB-FCL的联合运行策略以达到更好的故障电流抑制效果。首先分析模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,MMC）的基本工作原理,对模块化多电平换流器直流输电系统（MMC based High Voltage Direct Current,MMC-HVDC）直流侧短路的故障特性进行深入研究与分析,为实现直流侧故障电流的高效限制提供了重要的理论支撑。其次,提出一种耦合电感式双向直流限流器（CIB-FCL）拓扑,其结构包括主通流部分（支路）、辅助支路、限流支路和旁路支路;详细分析其4种工作状态,给出其处于各个工作状态时内部电流路径。建立CIB-FCL限流状态下的数学模型;搭建CIB-FCL限流部分的实验平台,验证其限流的可行性;给出其拓扑结构的设计方法及主要参数。以具有普适性的ABB混合式高压直流断路器为对象,基于CIB-FCL可切换的工作状态,研究包括限流开断和故障重合两部分的CIB-FCL与HDCCB的联合运行策略,完善基于CIB-FCL的直流电网故障限流方法。最后,将提出的联合运行策略应用于400 k V对称单极结构四端直流电网仿真模型,对MMC-HVDC直流侧发生双极短路故障时的故障电流峰值、直流侧故障清除时间、因故障造成的系统直流母线电压波动幅度和波动时间以及直流故障后重合对直流系统的干扰等方面进行详细的验证及对比。通过研究的直流电网故障限流方法,可以实现对MMC-HVDC直流侧故障电流上升率的高效抑制,加快故障分断速度,降低柔性直流系统直流侧故障带来的危害,提高系统可靠性。