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作为一种用于电力系统动态无功平衡及电压控制的理想无功补偿装置,MCR(Magnetically Controlled Reactor,磁控电抗器)具有输出电感值连续可调、控制简单等优势,但其在容量调节响应速度等方面仍存在较大的优化空间。本文针对MCR动态过渡时间较长的性能缺陷,从辅助加速措施和绕组结构优化两方面入手,通过数学建模、MATLAB仿真及相关实验,给出效果良好的辅助励磁方案和绕组配置策略,为MCR动态特性的进一步提升提供理论指导,并通过仿真对比分析了具有不同动态特性的MCR对超高压输电线路的电压控制性能。具体研究内容如下:(1)针对MCR响应时间传统计算方法存在精确度不够的问题,将小斜率磁化特性分段线性化,把MCR工作电流为0条件下控制电流的过渡过程分为2个阶段:直流磁链线性增加阶段和控制电流指数上升阶段,得到更为准确的过渡时间计算公式。(2)结合目前提高MCR响应速度措施的优点,提出2种无需外加独立励磁电源的辅助励磁方案,定量分析了增设辅助励磁方案后MCR容量双向变化时的过渡时间,通过在MATLAB/Simulink中的仿真验证了优化方案的有效性和理论分析的正确性;并利用裂芯式MCR验证了所提辅助措施具有较好的可移植性。(3)在分析常规MCR响应过程阻碍因素的基础上,提出一种可大幅消除动态过程阻碍因素的新型绕组结构方案,并基于MATLAB/Simulink仿真对比具有常规绕组结构和新型绕组结构MCR的动态过程。最后,通过样机实验进一步验证了新型绕组结构的合理性和理论分析的正确性。(4)为适应快速无功补偿场合,在新型自励式MCR的基础上提出一种双级投切型MCR,仿真结果表明,配合相应的快速响应控制策略,双级投切型MCR任意容量变化范围的充磁和去磁过程都可以在2个工频周期内完成。(5)为比较具有不同动态特性MCR的无功/电压控制性能,在MATLAB/Simulink中搭建500kV超高压长距离输电线路模型,并对由不同响应速度MCR构成的电压控制系统进行了实例仿真。通过对比分析不同工况下线路末端的电压波形和MCR补偿电流波形,说明MCR具有良好的无功补偿和电压控制功能,而快速响应型MCR的电压动态控制效果更好。