随着电力电子技术的迅速发展，直流电网规模呈现不断扩大的趋势，需要配置大量的直流断路器来保证其安全可靠运行，而每台直流断路器高昂的造价已然成为限制其大范围应用的关键因素。作为现有直流断路器主流技术之一的机械式直流断路器有较好的经济性，然而现有应用于机械式直流断路器的换流技术存在缺陷影响其工作性能。
　　针对现有应用于机械式直流断路器的换流技术存在的问题，本文提出了双电容振荡换流技术。双电容振荡换流技术可降低直流断路器中快速开关、电容充电系统等的技术要求，具有成本低、易于向更大换流能力扩展的优点，大大提高了直流断路器的工作性能。文章建立了双电容振荡换流技术下高频振荡电流的产生过程、快速机械开关过零熄弧的过程的数值模型，为换流支路各元件参数的选取原则提供依据，最后通过仿真验证双电容振荡换流技术的可行性。
　　在双电容振荡换流技术的基础上，本文提出了一种新型多端口机械式直流断路器。新型直流断路器通过共用主开断支路来拓宽单台直流断路器的保护范围，从而可实现多条线路的保护，大大降低了直流电网中直流断路器的数量与成本。文章详细描述了其工作原理并通过仿真模型验证了新型直流断路器在系统中的应用可行性。聚焦断路器本体，通过搭建试验平台及原理样机，研究了断路器的电气稳态及暂态电气特性。试验中搭建的2kV新型多端口直流断路器试验样机可在2.05ms内开断2.6kA故障电流。
　　作为直流断路器中的必要元件，氧化锌避雷器的参数的选取同样会对直流断路器的性能产生重要的影响。本文通过对直流断路器在开断故障电流时吸能过程的详细分析确定残压为关键参数，进一步地，推导了残压与直流断路器尾流时间、吸能值的关系，从而确定了其参数选取的原则。