随着我国经济快速增长,经济发展与能源消耗以及环境保护的矛盾日益尖锐,加快产业结构调整以及大力推进“节能减排”成为解决上述矛盾的主要手段。要“节能减排”,就需要节约能源、降低能源消耗、减少污染物排放。具体到电力系统中来说,就需要通过减少无功功率的输送以降低网损、抑制系统中的谐波以提高设备的利用率等措施来保证电能的配送效率,达到节约能源的目的；与此同时,还需要向用户提供一个优质、可靠的电能供应环境,以保障用户的生产能够顺利进行,从而使用户提高生产效率,进而达到降低能源消耗、减少污染物排放的目的。因此,电能质量问题以及优质电力供应已成为当前保障国民经济持续发展所必须重视并予以解决的重要问题。统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner, UPQC)作为一种可同时实现智能电网中电压质量和电流质量问题统一协调解决,满足现代工业生产需要的电能质量综合治理装置,其已初步具备了进行工业化应用的条件。通过UPQC的合理利用,可以很好解决一个供电区域内用户对多种电能质量问题的诉求,并从技术上避免了多种治理设备的协调控制问题,从经济上避免了重复投资所造成的资金浪费问题。但是,由于受到电力电子器件耐压能力的限制,现有的UPQC大多仅能应用于低压配电系统。随着近些年来电力电子技术的进步,特别是新器件和新拓扑的应用和发展,利用模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)技术构建能应用到中、高压配电网的模块化多电平换流器型统一电能质量调节器(MMC-UPQC),便能较好的解决UPQC在高电压、大容量环境下应用的问题,从而在功能最大化与成本最小化这对制约关系之间找到更佳的平衡点,体现出比低压UPQC更佳的性价比,使UPQC的应用具有更宽广的舞台。本文围绕在中、高压配电网中将MMC换流器应用到UPQC之后所遇到的问题,开展了以下几方面工作：(1)针对UPQC在中、高压配电网的应用要求,提出了一种三相基于MMC换流器的UPQC主电路。通过分析在最近电平逼近和载波移相正弦波脉宽调制方式下,电平数与输出电压畸变率之间的关系,设计了可用于高压系统的MMC-UPQC主电路结构。通过MMC-UPQC简化模型分析得到了dq0坐标系下的并联部分和串联部分MMC输出方程,并以此为基础提出了并联部分和串联部分的基本控制策略。(2)为满足在MMC结构下电能质量补偿的精确控制,针对MMC-UPQC串联部分电压补偿时可能出现的输出电压调制比过低问题,提出了一种在有限电平数下输出精度优化的MMC混合调制方法。通过对多电平主要电压调制方式CPS-PWM和NLM的分析,提出了利用NLM输出调制电压基本量和PWM进行细致调节的混合思路,设计了在每个MMC桥臂中加入一个高频模块构成改进型MMC结构,并以此电路为平台提出了针对输出精度优化的混合调制方法,进而以适当增加开关损耗为代价带来了输出电压精度的提升。而后,通过提出改进型混合调制策略,将该调制方法推广至普通MMC电路的应用,并通过MMC的低压实验对改进调制策略予以验证。(3)针对MMC-UPQC并联部分在整个补偿输出范围内对输出电流的准确性、稳定性要求,提出了一种基于电流斜率的MMC纹波电流最小化滞环控制方法。通过对电流滞环控制过程中各变量关系的分析,从换流器联系电抗两端电压所能产生电流的增长率(即电流斜率)出发,得到MMC输出电流误差与MMC输出电压的关系,提出了基于电流斜率的MMC滞环控制方法,并对其所能产生的最大纹波进行了分析。最后,通过物理控制器-RTDS闭环数字实时仿真实验对所提方法进行了验证。(4)针对MMC-UPQC串、并联之间由直流母线相联,缺乏限制冲击电流阻抗的问题,提出了一种小冲击电流的MMC-UPQC预充电控制策略。通过对MMC-UPQC在预充电过程中3个阶段(不控整流阶段、串联部分子模块电压提升阶段以及可控整流阶段)的分析,特别是前两个阶段的数学分析,提出了MMC-UPQC的预充电控制策略,并通过数字仿真和低压物理样机对所提策略的有效性和可行性进行了验证。(5)利用将要开展调试工作的低压MMC-UPQC物理验证样机实际控制系统,与RTDS共同构建了闭环数字仿真实验系统的硬件平台,通过RSCAD的数字仿真建模设定了实验系统的软件环境。利用该仿真实验系统,对MMC-UPQC控制器并联和串联部分的控制性能进行了实验验证,也为日后开展的1000VMMC-UPQC低压试验样机的调试工作提供了极具价值的参考,大大缩短低压样机的调试周期。