19世纪八十年代后期的“电流战争”开始之后的70年，交流电一直都是电能输送的首选。而近来出现的高压直流输电已经成为了一种经济实用的输电方式，它可以非常有效的长距离大功率传输电力。大电网互联与可持续能源计划相结合的过程中产生的许多可靠性和稳定性问题可以通过高压直流输电来解决。中国目前是世界上最大的发展中国家，也是第二大电力生产和消费国。尽管其地大物博，但是资源的地域分布极不平衡。煤炭位于北方和东北，水电集中于西南，石油和天然气散布于东，中和西部地区以及海岸沿线。然而，大部分电力消费集中在经济发达东南沿海地区。这就造成了电力供需的地域差异，并促使中国形成了能源流的基本构架：未来中国电网的发展战略是“全国联网、西电东送、南北互供”。高压直流输电在长距离输电方面所具备的优势，已经使之成为了中国国家电网的重要组成部分。高压直流输电体系中，换流变压器的作用在于在网侧和阀侧输送电能，而交流滤波器的作用是补偿无功和消除谐波。通常滤波器置于网侧，对换流变压器本身不产生任何影响。无论滤波器是否投入，变压器的运行参数都不会发生改变。因而大量的谐波和无功将完全从阀侧流经换流变压器进入网侧，这将导致变压器产生不利后果并增加其运行负担。不同于传统的换流变压器，新型换流变压器及其滤波器可以改善运行特性。它是一种特殊的移相变压器，其网侧绕组与电网相联，阀侧绕组接换流阀，而公共绕组接滤波器。与采用Y/Δ/Y接线的传统12脉波换流变压器类似，新型换流变压器也具有上桥和下桥，分别对应前者的上桥(Δ)和下桥(Y)。本文对新型换流变压器进行了系统的研究，包括对其短路阻抗，无功补偿，谐波抑制，矩阵模型，以及换相特性进行了分析。本文将仿真和实验与理论分析进行了比较，证明了本文的研究成果将有利于新型换流变压器的进一步理论分析，设计，制造以及运行。本论文开展的基础性研究工作以及取得的创新性研究成果主要体现在以下几个方面：一、简介了高压直流输电系统的理论，分析了直流系统和换流站的类型，6脉波和12脉波换流器的特性以及交流滤波器和电容。二、通过分析传统移相变压器的结构，提出了新型换流变压器的绕组接线方案，推导了其等效电路和基本电压和电流的数学表达式。通过研究新型换流变压器的单相短路阻抗，确定了其等效电路的理论参数，并进一步建立了新型换流变压器的仿真模型。三、分别推导了新型换流变压器的上桥和下桥的阀侧和网侧数学表达式，以分析短路阻抗的特性。揭示了在新型换流变压器中滤波器对变压器的短路阻抗影响甚微，其网侧和阀侧对称，上下桥的短路阻抗几乎一致。四、分析了新型换流变压器的运行特性，建立了反映无功补偿特性以及谐波抑制特性的数学模型，研究表明新型换流变压器不仅可以降低网侧谐波电流以及负载谐波电压，而且能够减少网侧电流和视在功率，并在提高网侧功率因数的同时增加阀侧电压。五、提出了反应新型换流变压器网侧和阀侧电压和电流关系的数学矩阵模型。研究表明，该数学矩阵模型可以完全代替传统数学推导，更加便捷准确的分析变压器的运行特性。最后，建立了反映新型换流变压器换相过程的数学模型以分析其换相特性。分析表明新型换流变压器可以改善换流器的换相特性，即在提高直流电压同时降低换相角。