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作为柔性交流输电系统的重要组成部分,STATCOM通过动态改变输出电压来实现和电力系统的无功功率交换,从而达到稳定系统电压、抑制电压波动和闪变、提高系统功率因数等目的。当H桥逆变单元级联多电平拓扑结构应用于STATCOM时,在交流侧可通过连接电抗器直接连接到中压电网中,无需通过另外的升压变压器连接,这样可减少装置占地面积和成本。对于这种链式多电平拓扑结构,H桥逆变单元由相互隔离的直流电容器连接,因而,链式STATCOM的控制任务主要有两个：一是实现满足系统要求的无功功率控制,另一个就是满足链式STATCOM正常工作所要求的H桥逆变单元直流侧电容电压的控制。然而,链式STATCOM每相桥臂均有多个H桥逆变单元级联,是一个强耦合、多变量的复杂非线性系统,很难建立精确数学模型,从而给控制策略的设计与控制系统的实现带来困难。与此同时,装置主回路和功率单元的参数摄动和未知干扰总是存在,给控制效果带来不利影响。因而,为使实际装置在这些不利影响存在的前提下,在实现满足系统要求的无功功率控制的同时还能够实现满足链式STATCOM正常工作所要求的H桥逆变单元直流侧电容电压的控制,就要求链式STATCOM的控制策略需要有很强鲁棒性。本文从分析比较基于二极管钳位、飞跨电容钳位和链式H桥逆变单元级联的多电平拓扑结构的优势出发,确定本课题的STATCOM装置采用链式多电平拓扑结构；介绍应用于链式STATCOM的单极倍频载波移相SPWM调制策略；分析比较了基于瞬时无功功率理论的p、q和ip、iq无功电流检测算法,确定本文所采用的无功电流检测算法；阐述了链式STATCOM补偿无功功率和维持公共连接点电压的基本工作原理。本文通过理论分析,链式STATCOM三相独立,对链式STATCOM的控制可转化为对任一相桥臂的控制；在不考虑直流电压控制和H桥逆变单元功率均衡的前提下,对链式STATCOM的控制可转化为对某个H桥逆变单元的控制。提出了链式STATCOM的基于无源性和基于Boost变换的电流控制策略,对比分析两种控制策略的优势,并考虑重复学习控制的消除补偿的静态误差和提高控制系统鲁棒性的优势,本课题链式STATCOM采用重复学习和Boost变换控制相结合方法的电流控制策略。通过理论分析,链式STATCOM的H桥逆变单元直流电压的稳态分配差异仅和混合型损耗、并联型损耗及脉冲延时的差异有关,而与电容器容量及电压电流中的谐波含量无关,同时也得出在直流侧电容电压波动峰值允许值一定时电容器容量的计算公式。通过Boost变换控制自动实现了链式STATCOM的直流电压稳定控制,在此基础上,基于下垂特性设计了链式STATCOM的H桥逆变单元直流电压均衡控制策略。基于上述理论研究成果,本课题最后设计了一台电压等级10kV、容量为±3Mvar的工程样机,并给出了设计技术和装置照片,并对现场运行效果进行了分析。通过仿真和现场运行效果,本课题的链式STATCOM的基于重复学习Boost的电流控制策略、基于Boost功率变换的直流电压自动稳定控制和基于下垂特性的直流电压均衡控制的动态响应快、稳态特性好、鲁棒性强、算法实现简单,在工程应用领域值得推广。