随着配电网发展,线路对地电容电流增大,导致接地故障电流过大,故障电弧难以自行熄灭,电弧持续燃烧导致供电设备毁坏,使供电可靠性降低。为解决传统消弧线圈单相接地故障消弧效果差的问题,论文以零序电压柔性控制理论为基础,从有源消弧原理、装置控制方法、硬件电路结构等方面对有源电压消弧装置进行了研究。在有源消弧理论方面,作者分别从基波域和谐波域分析了有源电压消弧装置拓扑结构及工作原理,揭示了注入电流和故障相电压的量化关系,阐述了通过向配电网中性点注入零序电流,以强迫故障相电压为零,补偿故障电流有功、无功和谐波分量,实现瞬时故障可靠消弧的基本原理。装置控制方法方面,作者提出了由电压外环和电流内环构成的有源电压消弧装置双闭环控制方法,采用PI调节器分别对中性点电压和装置输出电流进行控制,通过根轨迹法和劳斯判据对PI调节器的参数进行研究,利用波特图分析了控制器参数对控制系统稳定性的影响,搭建了配电网故障消弧系统仿真模型,分别从消弧效果、装置容量、装置成本等方面对固定式消弧线圈、有源电压消弧装置和消弧线圈与有源消弧装置并联系统进行了对比分析。硬件电路方面,作者设计了基于DSP控制器有源电压消弧装置,对主电力电子电路和控制电路进行了详细的参数分析,搭建了模拟配电网消弧系统,分别以开环控制方法和双闭环控制方法对装置进行了硬件电路的原理性调试和控制策略的实验验证。仿真和实验结果表明,有源电压消弧装置可补偿单相接地故障全电流,验证了有源消弧原理的优越性;作者提出的双闭环控制方法响应快、精度高,并且无需测量电网对地参数,实现简单;作者设计的硬件电路设计合理可行,达到了消弧的预期目标,该装置可提高配电网运行的可靠性。