本论文围绕大型同步调相机的启动控制方法优化和并网稳定性进行研究,分别针对单台和双台同步调相机接入的电力系统,从单台同步调相机变频启动优化控制策略、双台同步调相机协调并网控制策略以及同步调相机并网系统稳定性三个方面展开研究。首先,详细阐述同步调相机变频启动的工作原理,为了减小同步启动调相机并网瞬间产生的冲击,研究静止变频器（SFC,Static Frequency Converter）三种不同的控制方法:阶跃式、滑坡式和阶梯式变频控制。分析发现,阶跃式变频控制的优点在于可快速将调相机启动;滑坡式变频控制的优点在于可更加平稳地将调相机转子转速提升;阶梯式变频的优点在于调相机并网瞬间无功冲击较小,启动成功率更高。通过结合不同变频控制方法的各自优点,提出一种改进型变频启动控制策略,该策略在并网过程中体现出更小的电压波动和无功冲击,同时可在较短时间完成调相机的启动控制。其次,根据双调相机并入电力系统面临的启动时序不明确和无功分配冲突问题,通过分析双调相机并网冲击特性,提出双调相机定时差并网策略和重并网控制策略,以减小调相机并网时的无功冲击并提升并网成功率;为了抑制双调相机在无功分配冲突时引起的无功震荡,通过分析调相机无功输出特性,提出双调相机无功震荡抑制策略;为了协调两台调相机的无功出力,通过分析励磁机控制方式,在无功震荡抑制策略的基础上提出等励磁控制和比例励磁控制策略。通过仿真验证所提控制策略的可行性和有效性。最后,建立单调相机系统和双调相机系统的小信号数学模型,通过理论计算分析励磁比例系数KA、线路阻抗Zs和惯性时间常数H对系统稳定性的影响,分析发现励磁比例系数KA、线路阻抗Zs取值不当时会导致系统失稳,而相比之下,惯性时间常数H对系统稳定性影响很小。进一步地,在PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,结果表明,励磁比例系数KA和线路阻抗Zs的改变会影响系统的稳定性,超出范围的取值会导致系统失稳;惯性时间常数H在经验值范围内不会对系统稳定性造成影响,但是会影响并网点的冲击电流和调相机并网时的堕速过程。本论文的研究结果对大型同步调相机启动并网控制方法优化和并网过程的稳定性提升具有一定的理论意义和工程应用价值。