无功功率补偿技术是提高电网电能质量,保障电网安全可靠运行的重要技术之一。配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)是一种用于用户侧的新型无功功率补偿装置,可实时、快速、连续地补偿负载的无功功率,也可以用于解决电网电压的波动与闪变,电网谐波污染等问题。本文针对D-STATCOM的数学建模,非线性控制器设计以及无功和谐波电流的检测方法等理论和关键技术,进行了系统深入的研究,主要成果包括以下几个方面。在D-STATCOM电压、电流矢量分析的基础上,研究了D-STATCOM输出功率与电网电压和输出电压相角差的关系,阐述了D-STATCOM的工作原理。在此基础上,建立了D-STATCOM三相电路的开关函数模型,通过坐标变换,最终得到系统在d-q两相同步旋转坐标系下的数学模型。针对d-q坐标系下系统数学模型的非线性特点,提出了一种采用反馈线性化理论的非线性控制方法。验证了D-STATCOM满足反馈线性化的设计条件,通过多输入-多输出反馈线性化方法,对系统的有功功率和无功功率进行解耦,得到反馈线性化坐标变换矩阵。对线性化的系统采用比例控制,保证了输出电流零稳态误差跟踪指令电流。设计了SVPWM控制器,将反馈线性化的控制量转变为PWM控制信号,分析了SVPWM控制器的设计方法,着重对比了几种指令电压合成方法,从中选择了最优方法。论述了三相电路瞬时无功功率理论,在此基础上阐述了基于该理论的无功和谐波电流的瞬时检测方法,分为p-q法和ip-iq法。针对有观点认为p-q法和ip-iq法在电网电压畸变情况下检测结果都不准确,分析比较了两种方法在电网电压畸变情况下的无功和谐波电流检测结果,证明了p-q法在电网电压畸变情况下检测结果不准确,而ip-iq法不受电网电压畸变的影响,检测结果准确。建立了D-STATCOM的仿真模型,阐述了模型中各模块的组成和功能。对负载分别为线性阻感和阻容情况、非线性情况和突变情况进行了仿真分析,证明了非线性控制器设计的有效性。对电网电压畸变情况下的无功和谐波电流检测方法进行了仿真分析,证明了ip-iq法不受电网电压畸变的影响。