磁控电抗器(Magnetically Controlled Reactor—MCR)作为一种通过晶闸管控制直流电流来改变铁心的磁饱和程度,实现可变电感值输出的静止无功补偿装置,较传统静止无功补偿装置具有控制简单,可连续调节的优势,但其在损耗,响应时间,控制特性,谐波特性等方面仍存在优化空间。本文对磁控电抗器的本体结构设计及动态过渡过程进行研究,并研究了改善其性能的方法。从电路基本原理入手,推导了磁控电抗器的电磁方程及数学模型,研究了磁控电抗器的控制特性,响应特性,损耗等动态特性。利用m语言编写了磁控电抗器分析计算软件,能够为工程实际设计提供理论依据。从电磁场理论出发,利用有限元仿真软件ANSYS Maxwell与Simplorer结合的场路耦合法对电抗器样机进行建模,研究了磁控电抗器的损耗特性。由仿真得出磁通密度分布场图,验证了磁控电抗器左右两铁心柱在一个工频周期内交替饱和。通过对仿真结果中的磁力线场图进行分析,研究了影响电抗器损耗的因素,对比分析了几种改进铁心结构的电抗器模型的仿真结果,说明了采用内部分段磁阀结构能够改善边缘效应及减少横向漏磁分量的出现,同时也是减小损耗的可行性措施。在Matlab/Simulink仿真软件中建立了普通电抗器模型,仿真验证了其响应特性。针对响应时间过长,设计了由脉宽调制(Pulse Width Modulation—PWM)整流器构成的快速励磁电路,使得在励磁过程中,磁控电抗器的直流控制电压能够迅速增大,并仿真验证了快速励磁电路的响应速度优于普通电抗器的自耦励磁方式,其响应时间由0.28s缩短为0.12s.最后,针对电气化铁路无功不足,建立了基于磁控电抗器的动态无功补偿系统仿真模型。仿真结果表明,补偿装置投入后网侧功率因数明显提高,但动态启动时间较长。由于有源滤波器(Active Power Filter—APF)的直流侧电容放电能够增大MCR的直流控制电压,从而缩短响应时间,提出了使用磁控电抗器和小容量APF结合的综合补偿系统来优化MCR的响应特性。仿真结果说明了MCR的响应时间能够由10个工频周期减少为3个工频周期,验证了该综合补偿系统的优越性。