为了提高电网的稳定性及其对电能的传输能力,本文提出了一种新颖的柔性交流输电系统装置(Flexible AC transmission system,FACTS)——直接潮流控制器(Direct power flow controller,DPFC)。该潮流控制器应用于电网时,可以分别对电网电压的幅值和相位进行调节,从而控制电网的有功功率和无功功率,提高电网的稳定性及其对电能的传输能力。DPFC是单级功率变换仅含有简单的Buck型交流变换器,其电路结构中不含有直流储能元件,从而避免了设备中因含有直流储能元件而带来的故障率。DPFC的形式多样具有多种拓扑结构,本文详细的研究了正交型直接潮流控制器的拓扑结构、工作原理和控制策略。针对正交型直接潮流控制器的拓扑结构和工作原理,研制出了该潮流控制器的原理样机且对该样机进行了实验验证。展示了该潮流控制器输出补偿电压在不同调节区域时对电网电压相位和幅值的调节波形,通过对实验波形的实际测量,其测量值与理论计算值之间十分吻合,从而证明了本文对正交型直接潮流控制器研究的正确性。此外,考虑到降低正交型直接潮流控制器主电路中各元件的电压应力,使其可以应用于更高电压等级的电网,本文还提出将多电平变换技术应用于正交型直接潮流控制器中。给出了主电路为三电平电路结构的正交型直接潮流控制器的拓扑结构、工作原理和控制策略,并对其进行了仿真分析,仿真结果验证了本文对三电平正交型直接潮流控制器理论研究的正确性。