随着时代的发展，化石能源枯竭和环境污染问题日趋严重，可再生能源利用是解决能源和环境问题的根本途径。在能源结构转型的大趋势下，新能源发电规模呈“分布式、大规模”方式发展，装机容量越来越大的新能源发电系统并入电网对电网电能质量产生一定影响，主要集中体现在电网无功功率不平衡和谐波两个方面。随着大功率电力电子器件性能不断提高，电力电子控制技术和FACTS技术飞速发展，静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator，STATCOM)作为大容量、高效稳定的无功补偿及谐波治理装置，是提高电能质量最有效的工具，已广泛应用于中压配电网系统。级联H桥拓扑结构具有可靠性高、设计方便灵活、电流谐波低、装置容量大等特点，该拓扑结构是应用于STATCOM装置的主流趋势。因此，本文以基于级联H桥的静止同步补偿系统(CHB-STATCOM)为主要研究对象，针对其控制方法以及并联运行技术中存在的一些关键科学问题进行研究。
　　本文首先分析了目前新能源发电并网对电能质量的影响，论述电网无功补偿和谐波治理装置存在的必要性，并对目前STATCOM装置在国内外的发展现状进行列举总结。同时，对STATCOM系统并联运行的目的及关键科学问题进行分析，并阐述并联运行技术发展历程。对应用于中压电网兆瓦级CHB-STATCOM系统及其并联系统主电路进行分析，建立系统的数学模型。
　　本文设计了应用于STATCOM的传统级联PI-PWM技术。通过PI控制器设计电压控制外环和电流控制内环，实现多目标控制，并采用更适用于多电平变流器的载波移相脉宽调制方案，通过PLECS仿真分析其优缺点。在基础控制之上，为进一步优化控制性能，研究作为电力电子控制领域研究热点的模型预测控制，分析其应用于CHB-STATCOM系统优势，设计了基于级联结构的高效模型预测控制，有效解决权系数调制复杂和计算量庞大的问题，并通过相关仿真实验证明该控制方案的优越性和可靠性。
　　本文基于大无功负荷现场的实际需求，进一步对按市场要求灵活配置的多台STATCOM并联系统进行研究。并联系统存在的零序环流问题使得CHB-STATCOM并联系统的稳定性大打折扣。为此，本文先对CHB-STATCOM并联系统零序环流产生机理进行了分析，在此基础上设计实用的环流抑制方案，通过仿真验证环流抑制方案在10MVar并联STATCOM系统中的实用性。