合理的容量计算方法是补偿系统确定补偿容量、工程成本预估、容量优化等工作的基础,而采用混合补偿系统是降低电能质量问题治理成本的有效措施。故探寻更适合当前电力环境的混合补偿系统容量计算方法和补偿系统参数设计方法对推动混合补偿系统相关理论的发展和经济地解决电能质量问题意义重大。阐述了单相系统和三相系统几种常见补偿目标,分析了基于不同功率理论的补偿后电力系统中电源侧、补偿系统和被补偿负载侧三者之间电量(电压、电流和功率)的分布关系。从补偿效果、补偿目标的可行性以及补偿后电源侧电量的成分三个方面研究了不同补偿目标的优缺点。证明了在计算补偿设备补偿容量时同时考虑电压和电流非理想分量对补偿效果影响的必要性,表明理想补偿是使电力系统中实现最优功率分布关系最科学的补偿目标。为避开补偿系统拓扑连接形式对混合补偿系统补偿容量计算方法的限制,分析了补偿系统、交流电网和被补偿负载系统之间的能量交换关系,将补偿系统与电力系统其他部分之间的连接关系定义为补偿接口,并根据补偿接口所提供补偿信号性质的不同将补偿接口分为三类。总结了传统的补偿容量计算方法,从无法确定各部分补偿容量、未考虑中性线电流的影响以及忽略电压非理想分量的影响等方面证明了传统方法存在的缺陷。基于IEEE Std 1459-2010标准提出了直接由补偿系统接入点电压和电流确定的适用于不同接口类型所对应补偿系统的单相和三相混合补偿系统总补偿容量和各组成部分补偿容量的新计算方法,并给出了补偿容量计算流程。通过对基波功率因数、谐波畸变率和不对称度等参数影响下总补偿容量变化趋势的分析,证明了新补偿容量计算方法是值得借鉴的。新方法通过对电压和电流的详细分解给出了针对不同电压和电流特性的功率分量,这使得针对不同电能质量问题分别设置各部分补偿系统的补偿容量成为可能。基于电路基本定理和拓扑连接规则,从补偿目标出发提出由电源电压和负载电流确定三相负载不对称系统无源补偿网络设计的新方法。该新方法与负载网络具体结构和参数无关;结合具有不同特殊意义的约束条件得到了相应的补偿网络参数计算公式,同时为补偿网络优化设计提供了思路;统一了三相四线制和三相三线制负载不对称系统无源补偿网络设计方法。仿真分析表明,根据该新方法设计的补偿网络用于三相负载不对称系统的补偿是有效的。分别根据传统补偿容量计算方法和新补偿容量计算方法计算了仿真示例的补偿容量,补偿容量计算结果进一步验证了新补偿容量计算方法的合理性。