随着城市的快速建设,电力负荷配置也越来越复杂,这给配网系统的供电质量造成严重影响。用户侧非线性负载的应用增大了电网的无功功率流动量,且引起系统三相不平衡,为此需引入无功补偿装置优化低压电网电能质量。STATCOM具有补偿灵活、高效节能等优点可满足现代电力系统要求。本文以城市低压配电网系统为研究背景,着力于解决非线性负载引起的无功和不平衡问题,对低压电网的STATCOM投入补偿展开了深入研究。首先,分析了STATCOM的主电路拓扑结构选取,综合考虑经济性、实用性以及高效性,选用三相四桥臂逆变桥型STATCOM,且对其工作特性和数学建模进行简单介绍。其次,STATCOM采用补偿电流检测法的坐标变换中需要引入锁相环,而传统锁相环PLL无法快速跟踪低压电网的电压相位变化,为此改进为双同步坐标变换解耦锁相环以提高计算过程的实时性和精准性,且引入分序法和坐标变换分离计算出负载电流中的正序、负序和零序分量以作为电流控制环的输入量。STATCOM补偿控制策略是其功能实现的重要环节,设计采用电压、电流双闭环控制策略,电流环控制实现其补偿功能,电压环控制维持其稳定运行。对三相四桥臂STATCOM采用电流直接控制方法,其三组桥臂通过对分离出的正序、负序电流采用旋转坐标下的基于前馈解耦的正负序电流同步补偿策略,可同时实现三相无功和不平衡补偿;其第四桥臂采用滞环比较控制策略对分离出的零序分量电流补偿,满足系统中线运行要求。由于STATCOM直流侧稳压控制抗扰动性差,提出了基于遗传算法的模糊FuzzyPI电压闭环控制方法,将该控制器引入稳压控制改进装置的运行效率。采用的电流环控制可实现无功电流和不平衡电流的补偿功能,提出的电压环控制稳定直流侧电压,提高了抗干扰能力。该双环控制不仅达到实时无功补偿功能,还起到消除三相不平衡保持三相对称的作用,且抗干扰能力也被增强。最后,在MATLAB仿真平台上搭建了低压配电网的STATCOM补偿系统模型,仿真结果可知,其在容性和感性无功的随机切换中可快速跟踪的无功动态补偿,且三相亦可快速实现不平衡补偿,改进补偿电流检测法和控制策略均满足系统的补偿实时性和精准性要求。