电力系统中间歇性、冲击性负荷大量存在,导致电网电压不稳定、功率因数下降,另外,随着电力电子设备的不断增加,电网谐波问题日趋严重,电力系统供电质量受到严重威胁。无功补偿问题一直是电网重要的研究课题之一,无功补偿装置能有效的解决上述出现的不良现象,提高电能质量。利用晶闸管控制电抗器(Thyristor Controlled Reactor, TCR)型无功功率补偿装置(简称TCR)进行无功补偿是改善电能质量的重要手段。为解决现有TCR参数设计不合理、补偿精确度不高等问题,必须对TCR的关键技术进行深入研究。首先,在深入调研TCR国内外发展现状基础上,对TCR的拓扑结构及工作特性进行了深入研究,剖析了影响TCR性能的参数、变量以及TCR的电压-电流特性；基于数学推导,论证了利用TCR进行无功补偿是改善电能质量的重要举措。为本文后续内容奠定了研究基础。其次,进行了TCR无功补偿装置的设计。主要包括TCR的参数计算,晶闸管的槛值构成分析以及参数确定。另外,为解决TCR本身带来的谐波问题,从结构、工作原理、参数计算等方面对TCR补偿系统中的无源滤波器进行了深入研究。通过实例设计给出了TCR关键参数、晶闸管参数的具体设计过程以及单调谐滤波器的参数设计结果。再次,基于对三相不平衡系统补偿原理的深入研究,针对常用的TCR无功电流检测方法不准确进而能够导致补偿精度不足的问题,提出了改进的无功补偿电流检测方法；利用MATLAB/Simulink软件搭建了三相TCR无功补偿系统的仿真模型,通过对比采用改进无功补偿电流检测方法前后的仿真结果,验证了提出方法的有效性和可行性。最后,基于提出的改进无功补偿电流检测方法研制了一台基于DSP浮点型TMS320F28335为硬件核心的TCR控制器。给出了控制器中的交流电压和电流采样、过零点检测、保护、触发的设计电路以及软件系统中的主程序流程图和各个子模块的流程图。通过10kV系统平台实验验证了研制的控制器以及TCR型无功补偿系统的有效性和实用性。