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随着电力系统的发展，无功功率是维持电网电压正常工作必不可少的因素之一，受到国内外学者越来越多的重视和关注。柔性交流输电系统(FACTS)是近几年迅速发展的一种能改善电能质量的新技术。静止同步补偿器(STATCOM)作为新型的动态无功补偿装置，是FACTS的核心装置之一，它具有响应时间短、补偿效果好等优点。 本文首先对STATCOM无功补偿的工作原理进行了详细的分析，并建立了级联多电平STATCOM的数学模型。针对系统无功量的检测上，本文分析了基于瞬时无功功率理论的p-q检测算法和ip-iq检测算法，通过比较确定ip-iq算法作为STATCOM无功电流的实时检测方法。本文选择级联多电平STATCOM作为研究对象，在调制策略方法选择上，通过建立仿真模型分别对双极性CPS-PWM和单极倍频CPS-PWM两种调制方法进行对比分析，可以看出单极倍频CPS-PWM调制策略STATCOM输出更多的波形电平数，更接近于正弦波形，从频谱图中可以看出谐波含量更小。电力系统是强耦合和非线性特性系统，对级联多电平STATCOM采用常规PID控制器难以达到很好的控制效果，文中将自抗扰控制技术应用到级联多电平STATCOM系统控制中。分析了自抗扰控制器（ADRC）的结构和原理，根据被控对象级联多电平STATCOM的数学模型设计了一阶ADRC，建立了系统仿真模型，通过仿真结果表明，与传统PID控制器相比较，非线性控制器ADRC具有更好的抗干扰性和鲁棒性。最后，对级联多电平STATCOM控制系统的硬件电路和控制程序进行了设计，搭建了单相的STATCOM实验样机。在Code Composer Studio开发环境下对实验样机进行在线调试，分析实验结果，验证了该设计方案是可行有效的。