随着电力行业智能化发展需求,高压开关作为电力系统中必不可少的机械部件,其智能化程度影响着整个系统的智能化水平。同时,电力系统的正常运行,不仅需要用电设备消耗的有功功率,也需要如变压器之类的用电设备正常运行时用于建立和维持内电场与磁场间转化的无功功率。电网中无功功率的分布严重影响系统的电压水平和发电机效率,因此,无功补偿是降低线路损耗、提高功率因数、改善电能质量的必要手段。电容器组作为常用的无功补偿装置,具有结构简单、操作方便的特点,被广泛应用于6~35kV的中压系统和工业用电系统中。电容器组的投入与切除将可能引起涌流和过电压问题,对一次设备的绝缘、耐压等造成严重损坏。研究一种新型电容器组投切开关来解决上述问题是必要的。本文提出一种配以电机操动机构的功率二极管混合式高压开关系统用于投切电容器组,它不仅实现了开关的智能化控制,也利用功率二极管的静态特性实现电容器投切时电流在开关断口与二极管间进行转移,则当二极管两端电压由正向偏置过零点转为反向偏置时二极管关断,此时再进行开关断口的操作实现无弧分合。本文首先深入研究了新型电容投切开关的结构、工作原理、电流转移机理和永磁同步电机的数学模型、伺服控制策略等理论。其次,在MATLAB中建立二极管混合式高压开关投切电容器组操作的仿真模型,仿真开关在10kV系统中操作时断口间产生的电弧电压以及电流转移过程,以及仿真比较真空开关与新型开关在投切电容器组时的涌流和暂态过电压情况。再次,根据控制方案的选择建立永磁同步电机伺服控制系统仿真模型,在位置调节器中分别采用PID和模糊PID两种控制器,仿真验证控制系统的伺服性能是否满足要求。最后,在数字信号处理器中进行系统的软件编程和调试,并搭建实验平台,验证仿真结果。结果表明,文章采用的电机操动机构控制策略能满足该应用的基本要求且本文提出功率二极管混合式高压开关能有效降低电容器投切时产生的涌流和暂态过电压,实现了电容器组的智能化免暂态投切目的。本课题的研究对电容器投切开关及智能化电网的发展具有重要意义。