直流断路器能够快速可靠清除直流短路电流,是柔性直流输电系统及直流电网中最关键的保护设备之一。由于直流中不存在自然过零点,大容量分断十分困难,导致现有断路器难以在可靠性和分断性能上兼得,尤其是技术经济性瓶颈难以突破,对柔性直流技术进一步推广造成困难。因此本文提出了一种低成本、高可靠关断的主动谐振型直流断路器,并围绕主动谐振型断路器的工作原理、控制原则和参数设计与优化三个方面开展研究,在此基础上研制了 80kV/10kA断路器样机。首先,提出了一种利用少量IGBT器件开关动作与LC回路谐振产生过零点的新型低成本主动谐振型直流断路器,通过建立并分析直流断路器动作过程中的电路与数学模型,揭示了主动谐振型直流断路器的基本工作原理。通过仿真分析电子开关不同控制信号对断路器分断过程中谐振电流发展的影响规律,并以此提出了可实现主动谐振型直流断路器最大分断性能的谐振匹配控制原则。其次,针对主动谐振型直流断路器参数设计的需求,对断路器动作过程中电子开关所受电流应力和热应力、电子开关和机械开关耐受振荡频率以及电容耐受的电流电压应力进行了深入分析。提出了一种以成本最低为目标的关键参数优化方法,总结了主动谐振型直流断路器的参数设计流程,为工程应用提供指导。进一步,建立了大容量电力电子开关开断测试实验平台,探明了电力电子开关在大电流开断下的瞬态延迟特性。并针对性地提出了可解决电子开关开断延迟以及回路杂散电感抑制振荡电流发展问题的电子开关补偿控制优化方法,使得断路器在相同成本下具备更好的开断性能。最后,通过整体方案原理性测试验证了主动谐振型直流断路器拓扑的可行性,在此基础上,根据所提参数设计方法设计并搭建了 80kV/10kA直流断路器样机,实验结果表明该断路器样机能够在3ms内成功关断10kA电流。通过对比分析,同电压电流等级下的主动谐振型断路器可比其他类型断路器成本降低36.5%～62.1%,验证了主动谐振型断路器的技术经济性以及所提优化设计方法的有效性。