随着现代化工业和农业的快速发展,越来越多的电力电子设备接入低压配电网中运行,使电网的输配电环节和用电终端的非线性负载大量增加,导致低压配网存在供电线路长、分支多、分布面积广、负荷分散且不均匀、负荷功率因数低、用电季节性强及负荷波动大等一系列特点,使电网存在严重的电能质量问题。现有的治理装置如有源电力滤波器(APF)、动态电压恢复器(DVR)和静止无功发生器(SVG)等功能单一,无法综合解决电能质量问题。统一电能质量调节器(UPQC)作为用户电力技术中一种新兴的装置,具备无功补偿、三相不平衡调节以及动态有源滤波等功能,能够综合解决配网电能质量问题,提高供电质量,确保设备安全,是目前广泛应用于配网电能质量治理的一种装置。对于UPQC的研究,本文主要做了以下工作:首先,本文详细介绍了UPQC主电路拓扑的主要构成,分析了UPQC的工作原理和内部功率流动过程。传统UPQC的串联单元与并联单元背靠背由同一个直流侧连接,在功率流动过程中会相互干扰,影响UPQC电压电流补偿效果。因此,本文提出了电阻隔离型UPQC直流侧新型拓扑,有效防止了串联单元补偿电压时直流侧电压波动对并联单元补偿电流的影响,提高了补偿精度。同时,为了降低直流侧隔离电阻传递功率时的损耗,提出了虚拟阻抗隔离型UPQC直流侧拓扑。其次,文章对比研究了基于时域下不同谐波和无功检测控制算法的优缺点,通过在不同电网电压和不同负载的工况下,对6种时域下常用的检测算法进行仿真对比,验证各种检测算法的特点,并通过实验验证理论和仿真分析的正确性。对于UPQC并联单元输出LCL滤波器高阶强耦合的特点,本文采用了基于状态反馈的精确线性化解耦控制方法,实现了LCL滤波器的完全解耦,并保留其非线性的特性。为此,本文还介绍了几种精确反馈线性化控制系统的设计方案。最后,本文根据系统性能的要求,设计并搭建了UPQC系统实验样机的软硬件平台,对上述理论分析和参数设计进行了验证,分别在负荷突变和电网电压不平衡的工况下,实验样机能有效补偿所需的电压和电流。