传统电力系统调节手段无法应对现代电力系统区域互联带来的新问题，如潮流控制及稳定性改善等。随着电力电子技术的蓬勃发展，柔性交流输电（FACTS）技术也得到了迅速的发展，功能强大的静止同步发生器STATCOM作为先进的FACTS设备，为提高电力系统稳定性问题提出了新的解决方案。STATCOM可以提供精确无延时的无功功率，基于级联多电平技术使得其在中高压大容量场合的应用得到了实现。所以本文选择STATCOM作为研究对象。本文首先研究电力系统输电线路的等效电路，对引起系统电压不稳定及功率损耗的因素进行讨论，明确了无功补偿的意义及目标。在对STATCOM的基本结构、等效电路进行翔实分析的基础上，首先研究其输出电流控制方法，输出电流的检测方法，并解决了交流侧控制耦合问题。本文第三章对比分析了多电平逆变器的两种拓扑结构的性能及优缺点，根据STATCOM应用场合的特点，并最终选用级联式拓扑结构作为STATCOM的主电路结构，选择载波移相PWM控制法为其控制方法。根据载波移相法模块化的控制特点，设计了以数字信号处理器（DSP）与现场可编程门阵列（FPGA）协同工作，作为STATCOM的主控制器，该控制器以系统电压为控制目标，实现对系统无功的快速准确补偿，从而稳定接入点电压。本文的最后对41电平级联式STATCOM在MATLAB/Simulink环境下进行仿真，通过仿真结果的分析验证STATCOM对系统电压的稳定能力和对系统潮流的控制能力，以及多电平技术在大容量STATCOM中的巨大应用价值。