电力系统中存在的无功功率对系统运行有着极大的影响,流动在电网中的无功功率不但会导致系统中有功损耗的增大,严重时还会导致电力系统稳定性下降。因此采用无功功率补偿装置来对电力系统动态迅速地补偿无功功率,对改善输电配电网络工作稳态,维持电网电压水平稳定非常重要。相较于早期无功功率补偿设备响应时间长,占地空间大,调节范围窄等缺点,基于自动化控制技术和电力电子技术等开发的静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)具有响应速度快,无功功率调节平稳,可调范围广,抑制输出谐波等优点,逐渐成为无功功率补偿装置的研究方向。本文的主要目的是研制一款应用于10k V电压等级,容量4Mvar的级联SVG系统,使其具有稳定进行动态无功补偿的能力,在结构设计上选用了级联多电平变换器(Cascaded Multilever Converter,CMC)作为主电路设计。本文在无功功率控制上采用了采样系统输出电流瞬时值来进行反馈控制的直接电流控制方案,通过对系统拓扑电气参数的分析研究,基于dq变换引入了电网电压和电抗器电压作为解耦控制参数,可以实现输出无功电流响应迅速且无稳态误差,并通过对级联系统主电路建模和仿真进行了验证。为解决级联模块直流侧电容母线电压不平衡问题,本文设计了相间均压控制和级间均压控制结合的双环均压控制方案,可以不受系统级联数量的影响实现母线电压平衡控制,并通过仿真进行了验证。在仿真验证的基础上,通过对系统硬件参数的计算设计,本文研制和搭建了实验样机进行实际工况测试,以验证本文提出的控制方法和均压方法有效性,也验证了所研制系统的实用性和可靠性。