近些年国家对可再生能源利用的重视程度越来越高,同时社会对电能质量的要求以及对电能的供应需求也在逐渐提高,因此在大量建设超、特高压输电线路的同时必须考虑如输电线路损耗、系统无功不足、工频过电压、操作过电压等电能质量的治理问题。这就要求在系统上安装大量具有快速响应能力的可调无功电源来维持电力系统无功潮流平衡,减少损耗,提高供电可靠性。本文研究的MCR(Magnetically Controlled Reactor,磁控电抗器)是一种能够维持输电线路电压稳定的静止无功补偿设备。研究表明,MCR的绕组结构与其从空载到满载以及从满载到空载的过渡时间关系密切,为了能够起到限制过电压和补偿无功功率的双重功能,本文首先提出一种新型自励式MCR,通过数学建模、MATLAB仿真及样机实验,为MCR运行性能的进一步提升提供理论指导。其次,通过在MATLAB/Simulink中搭建500k V超高压线路仿真模型,研究了MCR对电力系统中不同种类过电压的限制情况,证明了MCR对持续时间较长的工频过电压和持续时间较短的操作过电压都能起到很好的限制作用。最后通过设计硬件电路和编写软件程序,完成了一款MCR的控制系统的制作。本文研究的具体内容如下:(1)首先,定性地分析和比较了不同绕组结构对MCR响应速度的影响关系并提出一种新型自励式MCR。之后,基于MATLAB/Simulink多绕组变压器模型,针对传统自励式MCR和新型自励式MCR的两种绕组结构,分别对比了它们从空载到满载、从满载到空载的响应速度关系。最后,通过在样机上进行实验,验证了理论分析及仿真实验的正确性。(2)之后,在MATLAB/Simulink中搭建了500k V超高压长距离输电线路模型、搭建了基于等效电路的MCR模型、搭建了工控中典型的PI控制系统模型,研究了在超高压长距离输电线路重载与轻载切换时MCR对工频过电压控制情况。其次,模拟了500k V超高压长距离输电线路在空载合闸、断路器重合闸时产生操作过电压的情况,分别给出了带有和不带有MCR时线路末端的过电压波形和MCR工作电流波形。结果证明,MCR不仅对工频过电压能够进行很好的控制,同时对操作过电压也有显著的限制效果。(3)最后,设计了一套以DSP为控制核心的MCR控制系统硬件:包括绘制各种用于信号采集、信号调理、电平转换、设备保护、脉冲驱动等等的外围电路原理图并完成了PCB板的设计、制作、测试。之后,完成了主控板中DSP软件程序的编写,包括:能够实现电压、电流、频率、过零点等电参量的采集或捕获;能够实现其他电参量以及触发角的精确计算;能够实现上下位机通讯;能够实现故障检测和报警功能,达到开环、闭环控制以及多参量模式的控制效果。设计了一款用于监控的触摸屏上位机界面并在MCR样机上进行开环、闭环实验,验证了控制系统可用性。