随着电力系统规模和容量的不断扩大,电力系统的短路水平与短路容量也不断上升,对限制短路电流的需求也越来越迫切,超导故障限流器以其巨大的优势成为近年来各国限流技术研究的前沿课题。其中饱和铁芯型高温超导故障限流器(saturated iron-core type high temperature superconductive fault current limiter,HTSFCL)具有体积小、重量轻、响应速度快和与重合闸配合容易的优点,具有十分广泛的应用前景。本文首先概述了超导材料与超导故障限流器的研究现状,介绍了超导材料的基本物理特性,研究了各种类型超导故障限流器的拓扑结构和工作原理,分析了每种类型超导故障限流器的优缺点,并给出超导故障限流器的评价指标。电力系统在大部分时间内处于正常工作状态,在较少的时间会处于短路状态,即HTSFCL的偏置电源会在大部分时间内处于供电状态。因此,过大的偏置电流会增加直流控制系统的功耗。针对该问题,本文提出了一种新型的饱和铁芯型高温超导故障限流器,该装置的铁芯为四柱式结构,通过缩减磁路的有效长度,和同等级短路容量的HTSFCL相比,能够有效地降低偏置电流的大小,阐述了新型饱和铁芯型高温超导故障限流器的结构和工作原理,建立了其电路模型,并通过仿真验证了其限流效果。饱和铁芯型故障限流器对短路后故障电流的限制能力,是由偏置电流的大小决定的。当电网发生短路故障后,限流器偏置线圈中将会感应偶倍频反向电动势,偏置电流不再是简单的直流量,而是直流量和偶倍频谐波分量相叠加的,倍频反向电动势会影响偏置电流的控制精度。为了保证偏置电流控制系统的精度,本文设计了基于滞环控制和BP神经网络控制的饱和铁芯型故障限流器偏置电流控制系统,并通过MATLAB进行仿真分析,该控制系统具有控制精度高、灵活性好、适用性强、抗干扰能力强的特点,可获得良好的控制效果。最后,本文设计了基于TMS320F28335型DSP的实验平台,包括信号采集电路、调理电路、IGBT驱动电路、下位机软件和上位机软件等,再在220V饱和铁芯型故障限流器样机上,对偏置电流控制效果和限流器限流性能进行实验研究。本文对饱和铁芯型高温超导故障限流器的偏置限流进行理论研究和数学建模,并通过MATLAB仿真分析和实验研究,对限流器的偏置电流提出了改进方案,为饱和铁芯型超导故障限流器的进一步研究提供了一定的参考价值。