电力的生产和消耗是电力系统中的两大关键环节,电能的高效利用和安全生产对于电力事业的发展至关重要。当今能源日益紧缺,电力联网规模日趋宏大,稳定高效一直是电力系统行业关注的焦点。电动机作为电力系统中的用电大户,消耗了整个系统大部分电能。采用传统变频器拖动的电动机产生了大量的再生电能,而这部分能量白白的消耗在了制动单元上,这不符合国家提出的提倡建设节约型社会、倡导节能减排的思想。另一方面,随着西电东送工程的建设和区域电网联网,阻尼不足及低频振荡问题严重影响系统的稳定,研究新型励磁系统提高系统稳定性具有实际意义。电压源型变换器因其良好的控制特性及灵活的结构,在电力系统中得到了越来越广泛的应用。本文研究电压源型PWM变换器在电梯节能、抽油机节能以及全控器件励磁系统中的控制与应用,主要有以下几个方面的内容：首先研究了基于电压源型数字式能量回馈装置的基本原理,详细阐述了电压源型数字式能量回馈装置的设计与实现过程,包括主回路设计,器件参数选型,控制电路及外围电路设计,控制程序设计等。实验表明,装置能够良好的适应网侧电压的较大范围变化,并保持接近单位功率因数运行；直流侧回馈点电压上下限能够灵活调节；通过现场长时间运行,表明装置运行可靠,不会对原有系统造成不利影响,通过长时间数据记录,显示电梯在使用数字式能量回馈单元后,具有明显的节电效果。紧接着,本文在分析了游梁式抽油机的运行规律基础上,设计开发了应用于抽油机的双PWM变频器装置,给出了主回路、控制及外设电路、控制程序的具体设计过程。通过实际现场应用,表明装置具有良好的运行性能：接近单位功率因数,无功功率接近零,同时线路压降降低；灵活调节电动机运行速度,在不影响单位时间产油量的同时,降低了有功消耗；通过相关专业监测,表明双PWM变频器在应用于抽油机后,能够极大的提高系统节电率。随后,本文将电压源型PWM变换器应用于励磁系统,分析了全控器件励磁系统的基本运行原理,研究了机端注入无功电流对发电机系统等效阻尼系数的影响,并提出了基于电压源型PWM变换器串联DC/DC斩波器的全控励磁系统的控制策略。通过仿真分析,表明全控器件励磁能够有效的提高系统阻尼,随着补偿容量的提高,效果更加明显,并具有提高发电机的动稳极限,提高系统稳定运行的能力。最后,本文建立了基于三阶同步发电机模型的全控器件励磁系统等效模型,并依据此模型,提出了两输入、两输出的状态变量反馈线性化控制策略,通过仿真分析,将这种非线性控制与传统的线性控制AVR+PSS)做了比较,结果表明,基于状态变量反馈线性化的控制能够有效的提高系统阻尼,并且随补偿容量的增大,阻尼效果越明显；相对于线性控制,非线性控制方法具有更好的适应性。