无功功率不仅会增加电网的额外损耗,还会使电网电压失稳,降低电网的电能质量,严重情况下甚至导致电力系统故障。传统的无功补偿装置存在着响应速度慢、可靠性不高等缺点,无法满足现代电力系统的补偿要求。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响应速度快、可连续调节、系统可靠性好等诸多优点,是无功补偿装置的发展方向。本文主要研究级联H桥型STATCOM,其具有所需开关器件少、易于模块化等优点。首先对STATCOM的主电路拓扑进行分类,分析了STATCOM的工作原理,得到了对STATCOM的控制是控制STATCOM交流侧输出电压的幅值和相位。还讨论了基于瞬时无功功率理论的无功电流检测方法和无功电流的控制方法以及调制、锁相方法。随后推导出级联H桥STATCOM的数学模型,并且分析了级联H桥STATCOM的直流电压控制方法、调制策略、并重点对不平衡工况进行了研究,分析了传统零序电压注入法中零序电压计算的缺点,提出了简化计算方法。该方法不需要传统的电流锁相环,通过简单的数学运算可以快速地求出需要补偿的零序电压,简化了系统的控制算法,在一定程度上提高了系统的响应速度。在MATLAB/SIMULINK仿真环境下搭建了级联H桥STATCOM的仿真模型,对STATCOM补偿平衡无功负载和不平衡无功负载的静动态特性进行了仿真分析,仿真结果表明在两种工况下STATCOM都能对系统的补偿效果良好。本文还对一台10k V±1MVar的STATCOM样机的主电路、控制电路进行设计,着重分析了控制部分的主控电路、信号采集电路、IGBT驱动电路和保护电路的设计,给出了单链节的实验方法和部分实验结果。