随着我国高压直流输电技术的发展,我国已建成电压等级最高、建设规模最大的交直流混联电网,凭借输送距离远、输送容量大的特点,高压直流输电已成为我国目前主要的能源调配途径。与此同时,高压直流输电所带来的系统无功不足而导致的电压稳定问题日益凸显。调相机作为大型同步旋转无功补偿设备,凭借其过载能力强、补偿特性宽等特点,目前被广泛安装于各换流站,为系统提供无功和电压支撑。本课题围绕目前广泛投入使用的300MVar新型调相机,对其进行启动、并网和励磁控制三方面的研究,并提出相应的策略优化方法。主要研究内容如下:(1)基于新型调相机变频启动方式,针对启动过程可靠性与效率的兼容问题,提出了换向超前角分段控制的新型调相机启动控制策略优化方法;并且为了避免换向超前角切换所带来的晶闸管冗余动作,提出无缝切换角度的概念。结果表明,在启动前中期采用较小的换向超前角可以提高新型调相机的启动效率,启动后期切换至较大的换向超前角可以提高启动的可靠性,避免晶闸管换相失败故障。(2)基于新型调相机惰速并网方式,结合空载惰速过程中存在的各项电机损耗,总结出励磁电流对惰速速率的影响;接着,根据惰速过程中新型调相机与电网侧的频率差相角差变化规律,提取关键参数初始相角差,得出初始相角差对并网的影响;最后,提出励磁调速与惰速点整定相结合的新型调相机并网成功率提高方法。通过统计试验,验证了该方法可以明显改善新型调相机惰速并网方式的并网成功率。(3)基于同步发电机的励磁控制方法,针对调相机的运行特性,建立适用于新型调相机的三阶数学模型;结合微分几何理论,以功角为输出函数,建立新型调相机非线性励磁控制规律;根据稳定运行功角为“0”的特性,引入稳态PI控制,提出小扰动PI大扰动微分几何相结合的新型调相机混合励磁控制方法。仿真结果表明,在系统短路故障等大扰动故障下,相对于PI控制,微分几何控制方法下暂态冲击更小,暂态时间更短。