磁控电抗器(MCR)作为一种容量可调、可靠性高的电抗器,被广泛应用到电网进行无功功率的动态补偿和过电压抑制。然而,普通MCR在实际运行中仍然存在以下两点问题:一是普通MCR调节惯性大,从启动到输出额定电流一般需要十几个工频周期;二是普通MCR调节效率低下,无法实现容量波动的自动调节。随着现代工业的快速发展,对于电网电能质量的要求越来越高,对于MCR响应速度慢和调节效率低的问题亟待解决。本文以单相四柱式MCR为研究对象,对多级MCR谐波特性进行了分析,确定了最佳磁阀级数为四级。针对其铁心磁阀的尺度差异,使得磁阀段网格剖分密集,导致仿真过程计算量大,仿真结果难收敛的问题。在等效磁场强度的概念上,提出了MCR磁阀磁化特性曲线等效的方法。针对MCR响应过慢的问题,提出了通过提高直流控制电压和增大磁导率的方法来提高MCR的响应速度,还实现了MCR输出容量的自动调节,以提高其调节效率。首先,完成了磁阀的等效以及等效磁化特性数学模型的推导,借助Magnet软件搭建了等效前后模型。由网格剖分结果分析可知,等效前模型随级数的增加,磁阀段的网格剖分密集程度逐渐增加,而等效后模型磁阀段网格剖分结果一致,表明MCR磁阀级数越高,等效前后模型仿真耗时缩短越多,通过有限元对比仿真实验得到,各级MCR等效前后仿真耗时分别减少了28.96%、39.59%、64.48%和72.3%。然后,在Magnet仿真分析方法的基础上,又引入了Magnet和Simulink联合仿真的分析方法,通过对比分析RLC电路的联合仿真与Simulink仿真下电感中流过的电流以及电感两端的电压,验证了联合仿真方法的正确性。分析了MCR在一个工频周期内磁感应强度的变化情况,与理论分析结果是一致的。最后,完成了快速响应联合仿真平台和自动控制联合仿真平台的搭建,结果表明,外加高直流控制电压下多级MCR在励磁和去磁过程,响应时间均在一个工频周期内;自动控制环境下,多级MCR励磁过程和容量波动过程,误差均在2%以下。