随着直流输电技术的快速发展,对电网设备智能化的要求也逐步提高,交流滤波器作为换流站内最主要的组成设备之一,具有滤除谐波和无功补偿的功能。在直流系统启停和稳定运行的过程中,会对交流滤波器进行频繁的投切,此过程伴随着高频高幅值的暂态过电压和大电流的出现,严重威胁系统的安全。选相投切技术是解决此类电磁暂态影响的有效手段,通过控制相位选择的精度和速度来实现对交流滤波器分合闸电流及过电压的抑制。本文根据电路理论和电力系统电磁暂态响应理论介绍了交流滤波器分合闸的暂态过程,分析了投切交流滤波器对直流换相失败的影响机理,通过PSCAD/EMTDC搭建了直流输电系统模型,仿真分析了随机合闸产生的涌流及过电压水平,对比了合闸电阻和避雷器等措施对涌流的抑制效果,仿真计算不同类型交流滤波器所需的最佳合闸电阻值和接入延时时间。结合高压断路器在不同开距下的电场分布特性计算出预击穿时间和实际关合时间,分析了计及预击穿特性和机械分散性的选相投切技术对抑制涌流和过电压的有效性,提出了合闸电阻和选相投切技术结合的方法,并对比各种抑制措施的优劣性。其次针对带电投入交流滤波器这一特殊工况进行了深入的讨论,分析了电容残压和合闸相角对涌流及过电压的影响,提出了限制带电投入交流滤波器暂态影响的有效方法。本文结合断路器介质绝缘恢复强度和暂态恢复电压的关系,设计了分闸重燃的控制程序,根据高压断路器有关参数计算了介质绝缘恢复强度曲线,分别在直流系统稳定运行和直流系统闭锁两个工况下进行了切除交流滤波器发生单相重燃和两相重燃的仿真。对比分析了不同类型交流滤波器的分闸重燃过电压和电流水平,仿真计算出各类型交流滤波器可避免发生重燃现象所需的最佳预燃弧时间,验证了选相控制对限制重燃过电压的可行性。本文设计了以FPGA为核心的选相控制系统硬件组成电路,运用Verilog HDL语言编写了选相分合闸控制程序和策略,通过模拟测试验证了控制精度的准确性。搭建了模拟试验回路,对断路器进行了空载分合闸试验,得出了断路器的固有分合闸时间。其次进行了交流滤波器选相投切试验,对比了非选相和选相控制下合闸涌流、过电压和分闸暂态恢复电压,试验结果表明,运用选相投切技术可最大限度地限制分合闸电流及过电压。