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随着电力系统的不断发展，发电量的不断增加，无功对电网的影响也引起了人们越来越多的关注，它不仅会增加电网的损耗，还会引起电网的电压波动和闪变，导致电网三相的不平衡，降低设备的利用率等。传统的无功补偿装置有很多，但难以满足系统的补偿要求。静止同步补偿器（STATCOM）作为一种新型的动态无功补偿装置具有很多优势，它代表了无功补偿装置的发展方向。本文研究的对象是级联H桥型STATCOM，它具有所需开关器件少、易于模块化等优点。首先对无功补偿器常用的主电路拓扑进行介绍，引出应用在高压大容量系统中的级联多电平H桥的拓扑结构，然后分析了STATCOM的工作原理，得到了对整体装置的控制的实质就是控制变换器交流侧输出电压的幅值和相位角。文章还推导了级联H桥STATCOM在dq0坐标系下的数学模型，从数学模型上来理解无功补偿特性。对其主电路和数学模型介绍完后，接下来就是对其基本的控制算法进行概述，主要包括无功电流控制算法和直流侧电压控制算法。一台无功补偿装置要想得到最优的补偿效果，决定因素除了可靠的控制算法外，另一个关键的部分便是调制方式的选择，不同调制方式的选择可以实现不同的优化效果。文章先介绍了两种普通常用的调制方式，分别是单极倍频SPWM法和空间矢量调制法，并在此基础上介绍了两种广泛应用在级联多电平换流器中的调制方式，分别为载波相移SPWM调制和载波层叠调制方式。文章的重点是研究几种优化的脉宽调制方法，分别是基于3次谐波注入法和基于空间矢量调制的零序分量注入法这两种方法下得到的几种优化调制方式，且前者方法可以提高调制比最高至1.15，进而提高直流电压利用率，后一个方法可以减小开关损耗，而这两种方式都是在两电平拓扑中得到的，本文通过Matlab仿真模块将这两种方法应用到级联多电平换流器拓扑中，并可以得到相似的结果。文章还对一台10kV_±1MVar的STATCOM样机的整体设计从主电路结构、主电路参数设计和控制电路三部分进行介绍，并着重介绍了单链节控制部分的保护电路设计，和中央控制部分的基于FPGA的PWM脉冲发生器设计。并给出单链节实验过程和部分实验结果。