近年来,模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)应用在高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)领域已成为国内外学者研究的热点,但传统半桥型子模块构成的MMC存在固有缺陷—无法自主清除、阻断直流侧故障,大大制约MMC在高压大功率输电场合的应用。针对半桥型子模块(Half Bridge Sub-Module,HBSM)MMC拓扑存在的不足,国内外学者提出诸多具有直流故障自主清除能力的MMC拓扑,但是其大多数仍存在一定的缺陷,诸如拓扑结构复杂、模块封装难度大、造价高或控制系统设计难度大、复杂度高或拓扑运行损耗较大等问题。为此本文提出三种MMC拓扑,以期解决现有故障自清MMC拓扑存在的部分问题。针对子模块拓扑结构复杂,模块封装难度大的问题,本文提出一种类半桥型子模块(Similarity Half Bridge Sub-Module,SHBSM)拓扑。SHBSM拓扑具有结构简单,模块封装难度小等特点,在换流器IGBT触发系统满足一定的闭锁一致时,SHBSM-MMC清除直流故障效果良好。为解决换流器运行损耗较大的问题,本文结合提出的SHBSM拓扑,同时为解决其SHBSM-MMC阻断直流故障时存在对IGBT触发系统闭锁一致性要求较高的问题,提出一种类半桥—半桥混合子模块(Similarity Half Bridge-Half Bridge Hybrid Sub-Module,SHB-HBHSM)拓扑结构。SHB-HBHSM拓扑进一步降低换流器运行损耗,同时无需严格满足换流器闭锁触发一致也能有效清除直流故障,并且很好地消除SHBSM-MMC存在的尖峰电压、电流现象。相同输出电平下,SHB-HBHSM所用IGBT数量与HBSM相当,换流器造价进一步降低。SHB-HBHSM-MMC相对于HBSM-MMC运行损耗仍较大,同时为解决逆阻型半桥模块(Reverse Blocking Half Bridge Sub-Module,RBSM)存在的过电流,过电压问题,本文提出一种逆阻—半桥混合拓扑(Reverse Blocking-Half Bridge Hybrid Topology,RB-HBHT)MMC。RB-HBHT-MMC正常运行时功率损耗极低,与传统HBSM-MMC运行损耗相当,同时很好地解决RBSM-MMC存在的过电压问题,并且RB-HBHT-MMC阻断直流故障时也无需严格满足换流器IGBT闭锁一致,大大降低换流器控制系统复杂度。现阶段故障自清拓扑MMC控制系统设计难度大,复杂度高,对此,本文提出的三种拓扑皆具有可移植传统HBSM-MMC控制系统方案的特点,相应控制系统复杂度相对于HBSM-MMC增加并不大。在PSCAD仿真平台搭建相关仿真算例,验证本文提出的三种MMC拓扑清除直流故障效果,对相关参数进行分析、对比,同时验证与分析本文提出的三种MMC拓扑在未满足IGBT触发系统严格触发一致时,对直流故障清除效果,以及换流器中各电力电子器件电气应力情况。最后对本文提出的三种MMC拓扑进行综合横向对比,在输出相同电平情况下,分别从换流器IGBT投入数量,运行损耗、控制系统复杂度等方面进行综合对比分析。最终确定了本文提出的三种MMC拓扑各自优势,对三种MMC拓扑最适合的输电应用场合做出相关建议。