电网电能质量问题日益严重,而现在电力设备对电能质量的要求越加严苛,D-STATCOM是目前性能最好的调节无功及其他电能质量问题的装置。论文首先分析了两类多电平逆变器拓扑结构--H桥单元多电平拓扑、二极管箝位多电平拓扑。对比这两类拓扑结构在实现三相不平衡补偿时的优缺点,提出了一类新型通用混合多电平拓扑结构。介绍了基于新型通用混合多电平拓扑结构的D-STATCOM装置补偿无功、三相不平衡的原理,并进行数学建模。针对所提出的新型通用混合多电平拓扑的主从协调控制,基本原则为使主逆变器的输出电压与补偿电流相互垂直,保证主逆变器主逆变在进行不平衡补偿时三相直流电压不平衡。本文以指令电流代替补偿电流进行计算,先求出输出电压与指令电流的夹角,进而求出主逆变器的输出电压,将总输出电压减去主逆变器输出电压即可得从逆变器输出电压,计算误差由相间平衡控制进行补偿。理论分析影响电容直流电压波动的主要因素:电容容值大小和有功电流。考虑到系统为一个非线性复杂系统,且各个逆变器单元存在差异,从而对直流电压进行三层控制。第一层:将所有逆变器直流电压看成一个整体,保证直流侧电容与系统有功能量交换相等,进行直流电压总和控制;第二层:负序电流会造成相间电压不平衡,通过给每相链式H桥桥臂的输出电压中注入此桥臂的有功能量的变化值,从而达到相间平衡控制;第三层:在前两层控制结果的基础上,让每个H桥单元有功能量在每相中自由流动,实现电压的相间均衡控制。最后,基于上述理论,论文通过MATLAB/Simulink仿真验证了上述理论的正确性和控制策略的可行性。并且通过在实验平台上的实验测试,其结果表明本文所提的控制策略是有效且可行的。