基于模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,MMC）的柔性直流输电技术能够克服常规直流输电技术无法直接接入和输送风、光可再生能源的缺陷。由于我国能源基地、负荷中心逆向分布的特点,基于架空线的柔性直流输电技术是实现新能源大规模开发与远距离输送的主要技术手段。近年来我国柔性直流输电工程发展迅速,2020年张北±500k V柔性直流电网工程与昆柳龙±800k V柔性直流输电工程均投产送电。柔性直流电网的阻尼较低,当直流线路发生短路故障时,故障电流在几毫秒内急剧上升到极高的过流水平,严重危及直流系统和设备的安全。为抑制半桥型MMC柔性直流电网的短路故障电流,张北工程采用高速大容量直流断路器以清除故障,其所配置的直流断路器需具备3ms内开断25k A故障电流的能力。严苛的技术要求造成直流断路器的成本过于高昂,影响了柔性直流电网的经济性。针对现有柔性直流电网故障电流抑制技术的不足,本文系统地研究了半桥型MMC柔性直流电网的故障电流抑制技术,提出了多种适用于半桥型MMC柔性直流电网的主动限流控制技术,充分发挥半桥型MMC的控制能力以抑制直流短路故障电流,降低了直流断路器的技术要求与直流电网的总体建设成本。本文的主要工作如下:1、针对柔性直流电网被动限流技术,提出了一种重合闸型机械式直流断路器,其可利用电容器之间的充放电而具备重合闸能力。分析了该直流断路器的拓扑结构与工作原理,研究了其内部元件的参数设计方法,以张北工程为例设计了典型参数,最后在恒定直流电压源和四端直流电网中进行多重工况的仿真测试,验证了其各项功能。2、提出了基于桥臂紧急降压控制的半桥型MMC主动限流控制技术,论证了半桥型MMC具备抑制故障电流的控制能力,适用于故障检测延时较短的应用场景。研究了半桥型MMC主动限流控制技术的原理以及其与直流断路器的协调策略。分析并推导了限流控制作用下故障电流的计算方程,证明了故障检测延时减小可增强故障电流抑制效果。最后在基于半桥型MMC的四端直流电网中仿真验证了桥臂紧急降压控制限制故障电流的功能以及对高阻故障的适应性。3、针对故障检测延时较长的应用场景,提出了基于二阶段限流的半桥型MMC主动限流控制技术,优化了换流器在线路故障初期的限流效果。研究了桥臂电压调制方案的改进方式,分析了二阶段限流控制的结构与基本原理。推导了半桥型MMC的直流故障电流与桥臂电流的计算方程,验证了二阶段限流控制作用下的故障电流的计算方程。最后在基于半桥型MMC的四端柔性直流电网中对该主动限流控制技术的有效性进行了仿真验证。4、提出了基于无切换动态限幅的半桥型MMC主动限流控制技术,实现主动限流控制的故障后无延时启动,可进一步降低直流电网对直流断路器动作速度的要求。研究了半桥型MMC无切换动态限幅控制的工作原理及其与直流断路器的协调策略,推导并验证了无切换动态限幅控制下换流器的故障电流方程,证明了限流控制器参数的增加有利于故障电流抑制,研究了动态限幅控制器参数的选取方案。最后在四端柔性直流电网中仿真验证了无切换动态限幅控制可以进一步抑制故障电流,并评估了其对换流器非故障扰动的适应性以及对故障检测准确性的影响。5、针对强交流系统应用场景,提出了一种交流侧串联全桥子模块的改进半桥型MMC拓扑。研究了半桥型MMC抑制强交流系统馈入电流的方法,分析了改进半桥型MMC的拓扑结构与控制策略,研究了该拓扑中关键元件的参数设计方法并设计了典型参数。在两端直流系统中通过稳态与暂态仿真,验证了该换流器拓扑抑制直流故障电流与交流故障电流的功能。最后与典型MMC拓扑进行了技术性能与经济性的对比。