目前,对电网中无功和谐波的补偿主要采用的是基于逆变器结构的装置,直流侧的储能元件为大容量电解电容,价格昂贵且容易损坏,装置的成本大大提高。本文提出了基于带小功率变压器的Buck型三电平交-交直接变换器的无逆变器结构的静止同步补偿装置(STATCOM),实现了无功和谐波的综合补偿且不需要储能元件。首先,本文介绍了虚拟正交源技术以及偶次谐波调制技术,解决了交-交直接变换器不能合成任意频率和相位的输出电压的问题。分析了适用于虚拟正交源技术的电路,选择Buck型三电平交-交直接变换器作为无逆变器STATCOM的研究对象,详细介绍了该变换器的工作原理、工作模式以及控制策略,并针对其局限性进行改进。其次,本文对单相无逆变器STATCOM的无功和谐波补偿原理进行介绍,推导了单相无功和特定次谐波电流的检测方法,并提出了单相无逆变器STATCOM的闭环控制策略,仿真结果验证了单相无逆变器STATCOM的无功和谐波补偿的可行性。之后,提出了三相无逆变器STATCOM系统结构并分析了其输入输出特性,根据三相三线系统中谐波含量的特点,使用非相邻偶次调制波技术解决了偶次调制波的耦合性问题。本文推导了适用于三相无逆变器STATCOM的无功和特定次谐波电流的检测方法,并提出了逐次谐波补偿的控制策略。仿真结果证明了电流检测方法的正确性以及三相无逆变器STATCOM的无功和谐波补偿能力。最后,本文设计了单相无逆变器STATCOM软硬件电路,实验结果进一步验证了无逆变器STATCOM无功和谐波补偿的可行性以及相关理论的正确性。