随着能源紧缺和环境污染等问题日益突出,新能源、储能等分布式电源得到了空前发展,微网、智能电网等概念相继被提出,传统电能质量控制器也面临着新的应用需求,即实现电能质量治理和并网发电的双重功能。现有的多功能逆变器、具有光伏并网发电功能的统一电能质量控制器(Unified Power Quality Conditioner,UPQC)能够满足这一需求,但仍存在效率低下、成本高昂等诸多问题。为实现微电网高效、经济的运行目标,本文从新能源或储能接入传统电能质量控制器的系统架构、电路拓扑、控制调制策略等多方面展开研究。为实现高能效DC-AC变换,提出了准单级三相双向DC-AC变换器和一类新颖的三端口三相变换器(Three-Port Three-Phase Converter,TPTPC)拓扑,其基本思想是:在传统桥式变换器中引入一个新的低压直流端口,并通过一组双向开关构造一条由低压端口至桥臂中点的直接功率传输路径,以实现部分能量单级传输。选取典型TPTPC拓扑,分析调制策略对变换器功率传输特性的影响,据此提出了改进的空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulsewidth Modulation,SVPWM)策略。对准单级三相双向DC-AC变换器的工作原理、特性等进行详细分析,并与传统两级式DC-AC变换器对比。对比结果表明,所提出的准单级三相双向DC-AC变换器有效减小了双向DC-DC变换器的功率容量、损耗及其成本和体积,提升了系统效率。为实现有功功率的优化配置,提出了适用于TPTPC的载波脉宽调制(Carrier-Based Pulsewidth Modulation,CB-PWM)策略,其关键因素在于不对称载波和改进的调制波。首先从传统三电平变换器的CB-PWM策略出发,分析零序分量对功率分配的影响机理,发现有功功率的分配可通过零序分量进行调节,据此推导得到基于功率优化配置的零序分量和改进的调制波。为解决不对称载波的数字实现问题,给出了等效改变调制波的数字实现方法。推导建立了所提CB-PWM策略与改进SVPWM策略的等价关系。实验结果表明,所提出的CB-PWM策略适用于TPTPC,能够实现准单级三相DC-AC变换器的有功功率优化配置,且相比于改进SVPWM策略,能够很大程度地节省运算资源并减小运算时间,更易于实际应用。面向兼具电流谐波治理和并网发电的应用需求,提出了新型准单级式并联型电能质量控制器。通过对其建模和控制研究,发现控制高压端口的电压环模型与传统并网变流器不同,由此给出了高压端口电压环参数根据功率传输比自适应调节的控制方案。为分析无功、谐波、负序电流对有功功率传输特性的影响机理,提出了一种基于旋转坐标系的分析模型。该分析模型可将有功和无功电流近似解耦,并将谐波和负序电流变换为直流量,简化了其对有功功率传输特性影响的分析。分析及实验结果表明,无功、谐波、负序电流对单级功率传输比影响较小;较之传统方案,准单级式并联型电能质量控制器在兼顾电流谐波治理的同时,有效提升了有功功率的传输能效。针对跌落范围宽且持续时间长的电压质量问题,提出了新型准单级式动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,DVR)。在电压跌落较小时,DC-DC变换器不工作,准单级式DVR工作在两电平模式;在电压跌落较大时,DC-DC变换器仅传递部分功率,准单级式DVR工作在多电平模式。通过不同控制策略下的的功率传输特性对比,发现同相补偿策略可使准单级式DVR输出最小的补偿电压,在更宽的跌落范围内使得DC-DC变换器不工作。准单级式DVR可极大程度地利用准单级结构的优点,使得DC-DC变换器的容量、系统损耗均大幅降低。结合串并联补偿,提出了新型准单级式UPQC。准单级式UPQC能够综合准单级式串联和并联型电能质量控制器的优点,在电能质量综合治理的同时,实现了有功功率的高能效传输,且降低了系统成本。