特高压直流输电建设规模的不断扩大,带来了巨大的经济效益和环境效益,但也使得电网的无功储备不足、电压支撑能力弱等问题日益突出。同步调相机能够短时输出大量无功功率,可以有效解决上述问题。再者,随着超导技术应用于同步调相机,使得超导同步调相机具有同步电抗小、响应速度快等优异无功补偿性能。与常规调相机一样,超导调相机也需与其相配套的励磁电源系统,但目前尚未有对超导调相机励磁电源系统的技术研究。因此,本文将基于10 Mvar高温超导同步调相机的理论研究,对其励磁电源系统进行设计与研究,为后续研制工作奠定理论和工程基础。首先,阐述了10 Mvar高温超导同步调相机的无功补偿特性和基本原理,明确了超导调相机励磁绕组的大电感、小电阻特性;并依此建立了高温超导调相机的数学模型。再根据现有的参数,搭建了超导调相机的ANSYS仿真模型,为后续的设计提供理论基础和模型基础,再次明确了超导调相机稳态运行时,励磁电源需提供低压高精度直流电流;超导调相机动态调节时,励磁电源需提供高电压以快速改变磁场电流。其次,结合上述特性,提出了适用于超导调相机的励磁电源系统的设计方案。该系统由低压恒励模块、高压增励模块、灭磁与保护模块和切换模块组成。该系统具有以下功能:强励时可提供高电压;稳态运行时可提供十几伏的低电压、高精度的大电流;能够实现快速减励、灭磁。该励磁电源利用二极管的单向导电性可实现高、低压模块的无缝切换,具有工程实用价值。然后,针对设计方案,通过模态分析法对励磁电源系统的工作原理进行详细分析,并从单模块层面出发,根据励磁电源系统的性能要求,对各模块的硬件参数进行设计。针对励磁电源的高精度需求,对低压模块的四相交错并联Buck电路进行小信号建模,并设计控制系统。通过仿真分析,验证了控制策略设计的正确性,可达到理想的精度。最后,对励磁电源设计方案进行仿真和实验验证。建立励磁电源系统和超导调相机的仿真模型,进行联合仿真分析。而后,搭建小功率实验平台,完成软、硬件开发,并进行实验验证。试验结果表明所提出的励磁电源系统方案设计具有可行性。