随着直流输电容量、距离和电压等级的逐步提升,以及大规模可再生能源的开发与利用,基于柔性直流输电技术构成的直流电网已成为未来高压直流输电的发展方向。由于直流电网的弱阻尼特性,导致故障后短路电流上升速率快、幅值高。为了保证电网的安全稳定运行,研制能够精准隔离故障的直流断路器（DC circuit breaker,DCCB）具有重要意义。但是目前高压DCCB的研制和工程化应用存在灭弧困难、分断速度快、耗散能量多和制造成本高等一系列问题。本文在对混合式直流断路器（hybrid DC circuit breaker,HCB）分断原理和暂态特性研究的基础上,提出了两种具备限流能力的的混合式高压直流断路器拓扑,并对其展开了相关研究,具体内容如下:本文在对常规HCB的拓扑结构、工作原理和动作时序进行分析的基础上,将HCB分断过程划分为三个暂态阶段和两次换流过程,分别建立故障检测阶段、隔离分闸阶段和能量耗散阶段的等效数学模型,研究HCB分断故障过程中的电气参数变化对其分断性能的影响。通过对断路器换流过程的详细分析,得到分断电流和分断时间两种参数的表达式。针对传统混合式直流断路器存在的问题,本文提出一种具备限流能力的混合式直流断路器（current-limiting hybrid DCCB CL-HDCCB）拓扑。CL-HDCCB在传统DCCB基础上增加了限流支路和旁路支路。限流支路利用限流阻抗综合限流,能够显著降低故障电流上升率及其峰值。旁路支路利用引流晶闸管接地,以降低非故障侧避雷器的耗能,并通过泄能电阻的投入有效缩短故障清除时间。分别从稳态运行、限流、断路和旁路过程四个方面分别对其工作原理进行了详细分析和理论推导,并给出了CL-HDCCB关键器件参数的选取方法。基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建CL-HDCCB仿真实验模型,分别在单端和四端直流电网场景下验证所提出方案的正确性和有效性。为进一步减少直流断路器的数量,本文在CL-HDCCB的基础上,提出一种新型的多端口限流型混合式直流断路器（muitiport current-limiting hybrid DCCB,MP-CLHCB）。对新型MP-CLHCB的拓扑结构、工作原理以及断路过程进行理论解析,搭建基于PSCAD/EMTDC软件平台的四端直流电网模型,验证单个MP-CLHCB与多个常规HCB具有相同的故障清除效果。并与常规HCB进行经济性对比分析,证明MP-CLHCB显著减少电力电子器件使用数量的同时降低避雷器的耗能需求。