随着电力系统中大量感性负载和不平衡冲击性负载的接入，诸如谐波、无功污染、电压跌落、三相不对称等电能质量问题日益恶化。作为当今无功补偿领域最新技术的代表，STATCOM代表了FACTS技术的发展方向，能够很好的解决上述电能质量问题。本文讨论了几种STATCOM的主电路拓扑，并从多个方面进行性能比较。级联多电平结构具有输出谐波特性好、易于模块化、可分相控制、可靠性高等优点，所以本文最终采用了级联所电平结构作为STATCOM的主电路拓扑。并在此基础上分析了STATCOM的基本工作原理，为后续的研究工作做好准备。为了更好的研究控制策略，详细推导了级联H桥式STATCOM在ABC静止坐标系下的数学模型。通过对数学模型的分析得到了装置在稳态时吸收无功功率、有功电流、无功电流和输出电压的表达式。同时还分析了电网电压不平衡对STATCOM装置输出的影响。电网电压不平衡会导致装置直流侧电容电压含有二倍频波动，同时使装置交流侧输出电压和电流含有负序分量和三次谐波分量，影响装置输出性能。为了平衡直流电容电压，本文分析了级联STATCOM直流电容电压不平衡的原理，讨论了一种基于改变单链节有功功率吸收来均衡控制直流电容电压的控制策略。同时讨论了STATCOM平衡条件下的控制策略，即电压外环电流内环的双环控制，实现了STATCOM支撑PCC点电压的功能，并对其进行仿真验证，证实了策略的有效性。并通过实验验证了装置的基本功能。为了实现STATCOM补偿负载不平衡的功能，分析了几种提取正负序电量的方法，并详细介绍了延时法提取正负序电量的原理和方法，并在此基础上讨论了基于电网三相正序电压为同步参考坐标的无功电流检测方法。不平衡补偿控制策略采用了上述检测方法，通过仿真验证了STATCOM补偿不平衡负载的能力，说明了控制策略的正确性。