随着电网规模的日益庞大以及现代电力系统负荷的日益复杂,电力系统的无功补偿、谐波抑制、电压跌落等电能质量问题也越来越受到了人们的关注。各种类型的电能质量治理设备相继出现。为了更好的研究电能质量问题的本质和检测电能质量治理设备的有效性,有关电能质量扰动发生设备相关研究也在进行和发展。本文对各类扰动电压进行了分析,针对电压扰动发生器,提出了一种新颖的级联多电平多功能可控电压扰动发生器,能够产生谐波电压、电压暂升暂降、电压波动和闪变、三相电压不平衡等多种电压扰动,可产生单一及复合扰动,克服了传统电压扰动发生器效率低、功耗大、功能单一等缺点。装置主电路采用了差异化拓扑,主电路变换器采用背靠背式2H桥结构,逆变侧采用多电平级联结构,提高了输出电压等级,实现了能量的双向流动。整流电路采用了直流侧电压为外环、交流侧电流为内环的双闭环控制方法,逆变电路采用了闭环的CPS-SPWM控制技术。本文针对容量为400V/100kVA的电压扰动发生器的主电路元器件参数进行了设计,并利用MATLAB/simulink软件进行了整体仿真。以FPGA和DSP芯片为控制核心,制作了实验样机。仿真和实验验证了拓扑结构和控制算法的有效性和正确性。