基于MMC的多端柔性直流输电(Modular Multilevel Converter based Multi-Terminal High Voltage Direct Current,MMC-MTDC)技术是构建柔性直流电网的基础,与电缆相比采用架空线输电时直流线路故障发生概率较高,且MMC-MTDC系统的低阻尼特性导致故障发展迅速,会损坏系统中的电力电子器件,影响系统的安全稳定运行。因此MMC-MTDC系统直流线路故障特征及故障电流的解析计算方法对于故障电流的抑制及保护设计具有重要的理论和工程指导意义。首先,本文基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的拓扑结构、基本工作原理以及基本控制策略,应用了适用于电网电压不平衡工况的控制器、三次谐波调制技术以及电容电压的快速排序算法,并根据戴维南等效对MMC桥臂进行了简化处理。基于直流电压偏差控制的系统级控制策略,在PSCAD/EMTDC中以张北工程参数建立了基于半桥型MMC的四端MMC-MTDC系统的电磁暂态仿真模型,为后文分析建立了模型基础。其次,针对单MMC换流器组成的单端系统的直流侧短路故障,研究了其内部的能量交换过程并对故障机理进行分析,提出了其直流侧故障电流解析方法并通过仿真验证了其有效性。同时以四端MMC-MTDC系统直流线路发生双极短路故障为例,对MMC-MTDC系统直流线路故障特性进行了理论分析,从各换流站对故障点的放电回路入手,揭示了MMC-MTDC系统中换流站之间复杂的耦合关系并分析了耦合关系产生的原因,指出了故障电流产生的本质,为MMC-MTDC系统直流线路故障电流计算奠定了基础。再次,基于故障电流的本质及其影响因素,将故障线路靠近阀侧的两端分别看作二端口,分析了故障电流与二端口两侧电压的关系并得出了短路电流计算方法的理论依据;基于二端口电压特性变化不大的思想通过两端等效、拓扑拆分的拓扑化简方法对MMC-MTDC系统中换流站的放电作用进行等效,得出了直流线路双极短路故障电流的解析计算方法,并通过与仿真结果对比验证了其有效性。最后,基于短路电流计算方法的理论依据对MMC-MTDC系统单极接地短路故障进行研究,指出了拓扑简化后故障点两侧系统间依然存在耦合关系,通过对耦合关系进行分析并提出了相应解耦方法,从而得出了直流线路单极接地短路故障电流的解析计算方法,解析结果与仿真结果的对比证明了所提出方法的可行性。