近年来,随着电力系统规模的扩大、能源互联程度的增加和大型发电厂的接入,电力系统短路电流水平已逐步接近现有断路器遮断容量的上限,成为严重制约我国电力系统运行与发展的主导因素之一。研制具有高限流阻抗、低稳态阻抗的经济型限流器是解决限流问题的首选,而其中又以饱和铁心型限流器的性能最为优异。鉴于现有的饱和铁心型限流器存在工程应用上的缺陷,本文以紧耦合结构的饱和铁心型限流器为研究对象,为解决短路大电流问题提供有效的应对措施,为后续研制高电压等级的限流器奠定理论和工程基础。本文通过分析松耦合饱和铁心型限流器存在缺陷的原因,提出了一种紧耦合结构的饱和铁心型限流器。在满足饱和铁心型限流器基本原理和结构的基础上,通过重新设计交直流绕组的耦合结构及交流绕组的连接结构、采用更高效的限流器励磁控制方式,提升了限流器的限流性能,并克服了松耦合限流器的固有缺陷,使其更加具有工程实用价值。本文基于等效磁路法对所提出的紧耦合饱和铁心型限流器进行了数学建模,通过数学模型推导出了限流器的阻抗计算公式。更进一步,基于饱和铁心型限流器的稳态阻抗特性,以一个应用于10kV电力系统的紧耦合饱和铁心型限流器为例分析了初步的参数设计方法。另外,本文对限流器的励磁及监控保护系统进行了控制策略选定、结构设计和数学建模。本文提出了一种新型灭磁电路,并对所提出的新型灭磁电路进行了数学建模。通过合理设计隔离变压器的变比,利用电感电容串联电路的特性,实现了直流绕组的快速灭磁。通过电容的储能特性和二极管的单向导通性实现了传统的灭磁电路不具有的电能存储和再利用功能。本文搭建了仿真模型,并依据设计参数制作了实验样机,对紧耦合饱和铁心型限流器的性能进行了仿真和实验验证,表明了所提出的紧耦合饱和铁心型限流器的可行性和有效性。