超导磁储能装置是将超导磁体的无损高效储能特性与电力电子的快速电能转换技术相结合的一种新型功率调节和能量转换装置，也是目前实用化程度最高的一种超导电力装置，因此开展SMES 的应用研究对于推动和促进我国电力系统的发展和技术进步有十分积极的意义。本文在国家863 计划项目的资助下，以电流源型SMES 为研究对象，在SMES 的数学模型、控制策略、功率调节特性、物理装置及其在电力系统应用等方面展开研究。 利用开关函数构造了电流源型SMES 的详细仿真模型。从提高SMES 功率调节特性和减小输出电流谐波分量两个目标出发，提出了基于触发模式的改进型PWM 开关策略。 基于此PWM 开关策略，研究了能够按照系统要求对电流源型SMES 独立地进行有功和无功功率四象限调节的实时功率控制方法。理论和仿真分析结果表明该开关策略不仅能够快速改变变流器交流侧电流的幅值和相位，有效降低变流器交流侧电流中的谐波含量，而且能够提高SMES 装置的功率响应特性。 考虑电流源型SMES 的功率调节特性，建立了含SMES 的电力系统非线性数学模型。 在此模型的基础上，从提高电力系统稳定性的角度出发，提出了基于反馈线性化方法和线性最优控制理论的SMES 控制规律的简便设计方法。该方法的一个重要特点是通过坐标变换在所构成的线性系统中引入了发电机端电压，实现了用SMES 同时对系统功角和电压的控制。仿真结果表明该，控制器在改善系统的阻尼特性和提高系统的电压稳定性方面都具有良好的控制效果。 以减小模型不确定性对SMES控制器性能的影响及提高控制器的鲁棒性为主要目的，论文探索了将非线性PID控制理论应用于SMES控制的问题。通过对由跟踪－微分器提取的转子角速度和机端电压的偏差及其微分和积分信号分别进行适当非线性组合，产生用于协调控制SMES 和系统之间的有功和无功功率交换的控制信号。仿真结果表明该控制器具有良好的适应性和鲁棒性，同时具有可不依赖于被控对象模型直接进行设计的特点。 基于嵌入式技术研制了电力系统用SMES装置的监测控制系统。该系统不仅具有很好的通用性和开放性，而且通过采用多微机并行处理数据方式，使系统具有良好的实时控制能力。 研制了35kJ/7.5kW高温超导电流源型SMES装置，详细介绍了该装置各构成部分的性能、设计方法和工作原理，研究了使其能在电力系统灵活投切的有效控制方法。以此系统为基础，进行了不同工作模式下SMES的功率调节特性研究。 探讨了SMES阻尼电力系统功率振荡的机理，提出将SMES与系统并联处的有功功率变化量作为SMES阻尼功率振荡控制器的输入，其实用性明显优于把发电机转速差作为控制器的输入。设计了35kJ/7.5kW高温超导SMES抑制发电机功率振荡的阻尼控制器，进行了35kJ/7.5kW高温超导SMES阻尼发电机功率振荡的实验研究，考察了SMES在该控制器作用下对电力系统功率振荡的阻尼控制效果。所建立的含SMES单机无穷大动态模拟实验系统，为进一步开展SMES在电力系统的其它应用研究，提供了物理实验平台。