三相不平衡、无功以及谐波电流已经成为电力系统中常见的电能质量问题。本文基于三相四线制二极管钳位型三电平拓扑设计了模块化智能电能质量矫正装置,可以实现谐波、无功功率和三相不平衡综合治理。本文分析了三相四线制二极管钳位型三电平拓扑的工作原理,并深入研究了指令电流提取算法、电流跟踪控制算法、锁相环技术等内容。针对三相不平衡网压、电网频率偏移以及电网谐波电压较多等工业应用场合,本文提出了基于二阶广义积分器的基波正序无功、负序和零序电流提取算法、新型离散傅里叶变换的指定次谐波提取算法以及基于二阶广义积分器的软件锁相环,并在传统的PI+重复控制的基础上,提出了PI+奇数次谐波重复控制。本文建立了单台SPC和多模块SPC并联系统的小信号模型,在此基础上,对并联系统进行了详尽的谐振特性分析,提出了一种基于新型混合模块并联系统的自适应有源阻尼策略。本文基于Matlab/Simulink仿真平台,搭建了三相四线制三电平电能质量矫正装置仿真模型,并验证了所提出的软件锁相环、电流跟踪策略以及并联系统谐振分析的有效性。同时设计了两台100A和一台50A三电平模块化电能质量矫正装置样机,集成了Wi-Fi通讯模块,使用Android手机App可以对模块化SPC进行监控。实验结果证明:本文设计的三电平模块化SPC不仅可以动态补偿系统的无功、不平衡以及谐波电流,而且可以实现不同种类补偿容量的动态设置。