级联H桥型静止无功补偿器作为性能优越的无功补偿装置,其优点有响应速度快、可动态补偿无功功率、模块化程度高便于维护等,具有广阔的研究价值和应用前景。然而,连接点电网不平衡会给级联H桥STATCOM带来输出电流质量急剧降低、直流侧电压严重不平衡等问题,威胁装置的安全运行。本文以电网不平衡工况下的级联H桥STATCOM为研究对象,研究相应的控制策略,使STATCOM承受三相不平衡电网冲击的能力增强,保持稳定运行,主要进行了以下工作:从基本的H桥模块模型出发,逐步建立电网不平衡工况下STATCOM的数学模型。同时,研究了单极倍频CPS-PWM调制方式的原理并建立仿真模型,验证其有效性。级联H桥型STATCOM并网控制的关键技术之一是获取电网正序电压的相角,在不平衡电网情况下,传统的锁相环技术难以取得理想的效果。本文首先分析了STATCOM所应用的传统锁相环的缺陷,对比了四种二阶广义积分器,并选择了输出无衰减且易于实现的一种结构,在此基础上研究了基于双二阶广义积分器锁相环。针对其频率响应较慢的问题,通过加入锁频环提高频率输出的动态响应速度,研究了锁频环关键参数的设计方法,通过仿真研究了其有效性和可靠性。依据级联H桥STATCOM的正负序数学模型,建立双序同步旋转坐标系下的电流环控制策略,在分析了其特性的基础上,研究了基于参考信号和误差信号解耦网络的双同步参考坐标系的电流控制策略,有效地消除了电流跟踪环节的二倍频跟踪误差。本文理论分析了不平衡电网对级联H桥STATCOM有功和无功功率的影响,设计了直流侧电压的分层平衡控制策略。根据影响相间电压平衡的因素,分别研究了负序电流注入法和零序电压注入法两种控制策略,并结合两种策略,更加灵活的调节负序电流和零序电压在控制中的占有量。针对相内直流侧电压平衡控制,分析了叠加有功电压的方法,实现了直流侧电压的相内平衡。搭建了仿真模型,对直流侧电压的相间和相内控制策略进行验证,结果表明所研究策略的有效性和实用性。本文基于实验室现有的电网模拟器平台和级联H桥STATCOM平台上对所研究的锁相环技术、STATCOM的调制策略以及电压平衡策略进行实验研究,结果表明本文研究的策略可以有效地达成控制目标。