我国幅员辽阔,电能的消费和生产呈逆向分布,多数能源资源集中分布在西部地区,而用电需求则集中在东部地区。远距离、大容量、高电压等级的输电技术的优化和发展成为我国电网一直以来的研究热点。模块化多电平(modular multilevel converter,MMC)换流站由于具有损耗低、谐波污染小、易于扩展等优势,在直流输电中的应用越来越广泛。然而,直流线路故障的暂态过程迅速、系统惯量小、非线性特性复杂,在发生故障后,故障短路电流的大小对开关器件选型以及直流断路器选型都具有重要意义。现有的MMC直流侧故障电流计算通常忽略交流侧馈流影响、侧重在单个换流站的故障电流计算,对多端实际电流的计算有较大误差。因此,本文针对多端柔直系统短路故障,分别研究了不同MMC拓扑结构下单个换流站故障电流解析计算和多换流站耦合影响下的故障电流计算。本文主要的研究工作主要包含以下几个方面:首先,本文完成了基于MMC的多端柔性直流系统仿真建模。本文分析了工程实际中广泛采用的半桥和全桥两种子模块拓扑结构及其工作原理,并且在此基础上对MMC换流站整体的工作原理和数学模型进行了详细的阐述。此外,本文介绍了建模中所采用的内外环控制等MMC换流站级控制策略,以及电容均压控制、环流抑制等换流阀级控制策略。以张北四端柔性直流环网为例,在PSCAD/EMTDC仿真环境中搭建了基于MMC的四端直流网络模型,用于后续对解析计算结果进行仿真验证。其次,本文对半桥、全桥及混合型MMC直流侧单极接地故障、双极短路故障及断线故障的故障电流进行解析计算并进行了仿真验证,并且分析了半桥型、全桥型、混合型拓扑结构MMC在不同故障情况下的故障电流变化特性,并仿真讨论了混合型MMC全桥混入比例对故障有效阻断的影响。本文结合MMC控制策略,将各桥臂子模块电容等效为可变电容,采用网孔电流法,推导得出闭锁前考虑交流侧影响的故障电流微分方程矩阵。此外,本文分析不同拓扑结构MMC闭锁后的故障回路,推导出MMC闭锁后故障电流计算结果,并且通过真双极双端MMC系统对上述理论分析得到的计算方法进行了验证。最后,本文推导计算了多端柔直故障电流计算结果并进行了仿真验证。本文分析了多端环网极间短路故障、单极接地故障和极对金属回线故障三种典型直流侧故障的等效回路,采用网孔电流法,分析并建立了网孔电流微分方程矩阵,得出了故障电流的计算值。本文依据闭锁前、闭锁后的不同等效回路,建立了网孔电流微分方程,提出了故障电流分时序叠加计算方法,以换流站在故障过程中的状态变化为时间节点对系统故障发展阶段做出了细致的划分,并通过仿真验证了多端柔直系统故障电流计算方法的有效性。