在主动配电网中,统一电能质量调节器能够综合解决配电网的各种电能质量问题,是主动配电网调控技术的有力补充,影响着整个主动配电网的稳定运行。同时统一电能质量调节器也是面向用户侧的分布式终端,它的补偿工作性能影响着用户供电电能质量,尤其是敏感设备的安全供电。因此针对统一电能质量调节器的研究至关重要。传统统一电能质量调节器在实际应用中具有结构复杂、重量大、造价高等缺点,且难以补偿深度跌落、谐波成分等现状,本课题提出一种单相无隔离变压器UPQC的拓扑结构,并在此基础上做了如下工作:首先,深入研究了单相无隔离变压器的UPQC拓扑结构,在此基础上分别对串、并联侧及直流侧建立了数学模型,分析该拓扑补偿工作时的功率流动,并推导出直流母线纹波产生机理,据此进行直流母线电容设计。其次,研究了统一电能质量调节器的串联补偿控制方法,提出了基于最小电流注入法的电压暂降补偿方法与无谐波检测环节的电压暂降谐波协同补偿控制策略。其可以在不超过串联侧变流器最大输出电流限值的情况下,补偿电网电压深度跌落,拓宽了暂降补偿范围。使得统一电能质量调节器可以高效补偿电网电压谐波分量,提高负载侧电能质量,最大限度地利用了统一电能质量调节器的串补能力,保证负载的持续稳定供电。并通过仿真对比与分析,验证了所提控制方法的可行性。再次,对并联侧谐波检测算法中存在的直流分量检测困难问题进行了研究,分析对比了基于瞬时无功功率理论的传统电流谐波提取算法,并在此基础上提出了基于三阶+二阶广义积分器的谐波提取控制算法,其可以有效抑制电网电流中直流分量对谐波检测的干扰。同时针对无隔离变压器半桥结构UPQC拓扑直流母线纹波问题,提出了基于PIR控制器的直流母线控制算法。仿真结果证明了该控制方法可以实现特定次谐波电流的补偿与直流母线电压的无波动稳定控制。最后,对单相无隔离变压器结构统一电能质量调节器的硬件电路设计和软件控制算法进行了较为详细的分析,并通过仿真和RTLab实验,验证所提策略。