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随着国民经济的发展以及人们对高效、清洁能源的迫切需求,大量的可再生能源及非线性、不平衡负载接入电网,引发了一系列电能质量问题,其中以无功、谐波、电压不对称及电压波动闪变等问题最为常见,严重影响了电网的可靠性和供电质量,限制了电网对新能源的接纳能力。静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)能够补偿无功功率,稳定电网电压,提高功率因数,改善电能质量,且相较于传统的无功补偿装置优势明显,是无功补偿领域的研究热点。而级联H桥型的拓扑结构可增大装置容量,在中高压无功补偿领域中使用较为普遍。本文将级联型SVG作为研究对象,主要开展了如下工作:一、研究了级联SVG的拓扑结构、工作原理及载波移相调制策略,建立了级联SVG的数学模型。在此基础上,分析并设计了包括总电压平衡控制、电流解耦控制、相内电压平衡控制在内的SVG控制方法,并通过仿真验证了控制方法的可行性。二、开展了电压不对称工况下的星形级联SVG无功控制策略研究。通过零序分量注入的方法实现不对称工况下星形级联SVG相间功率平衡,以此为基础,提出具有负序电流限幅功能的无功支撑策略,通过调节SVG输出无功电流中的正序与负序分量比例可以有效防止过调制,保证输出电流质量。结合所提方法,对星形SVG采用消除有功功率波动法(Active Power Oscillation Elimination,APOE)、消除无功功率波动法(Reactive Power Oscillation Elimination,RPOE)与对称正序电流法(Balanced Positive Sequence Current,BPSC)三种无功控制策略的电压和电流应力进行了对比分析,可作为电压不对称时级联SVG控制策略选择的参考,并进行了仿真验证。三、针对大容量级联SVG的功率损耗问题进行了损耗计算及降损方法研究。建立损耗计算模型,分析了载波移相调制下SVG损耗计算方法。根据损耗影响因素,给出了SVG损耗分布情况,并提出一种基于自适应零序电压的优化不连续调制法,通过钳位电流瞬时值最大相的调制波降低开关损耗。算例分析与仿真验证了损耗计算和降损方法的有效性。四、针对10kV/±2Mvar的级联SVG装置研制,进行了主电路设计、控制系统硬件设计及控制系统软件设计,结合理论研究,搭建级联SVG样机平台进行了低压与高压实验,实验结果验证了本文所提SVG装置研制方案与控制方法的可行性。