无功补偿是提高电力系统电能质量的一种必要措施,三电平SVG以其无功补偿准确、响应速度快、输出谐波少等优点成为电能质量领域研究的热点。从三电平SVG谐波分析和双闭环控制策略两个方面深入研究并提出了可行的改进设计方案。在三电平SVG输出电流谐波分析的基础上进行电流纹波计算。利用双重傅里叶变换推导出三电平SVG输出电流公式并计算输出电流纹波。计算结果表明,在相同电流纹波要求的情况下,三电平SVG输出滤波器主电路侧电感值仅需要二电平时的2/3。根据装置无功补偿能力、谐波抑制要求以及三电平SVG输出电流特点提出一种三电平SVG输出滤波器设计方法。仿真结果表明在满足无功补偿能力的前提下,可以采用较小的电感实现较好的滤波效果。提出基于三电平拓扑结构的SVG设计方案。为解决传统双闭环控制器对数学模型参数精度要求高且解耦参数整定复杂的问题,将二自由度内模控制理论应用于SVG双闭环控制中。使用二自由度内模控制代替传统的双闭环控制器,提出相应控制方案并进行了仿真验证。完成系统样机的软、硬件设计,搭建了实验平台,对样机在负载不变以及负载动态变化情况下的工作性能进行了实验研究。实验结果表明:针对三电平结构SVG提出的输出滤波器设计方法在主电路侧电感值减少的情况下依旧可以保证良好的滤波效果;将二自由度内模控制应用于SVG系统能够保证较高的功率因数,且有较好的动态跟随特性。