随着全球能源互联网的建设与用电规模的增大,现有电力系统网架结构相对薄弱、布局不合理等问题日益突出,统一潮流控制器(UPFC)作为一种性能优良的串并联综合补偿装置,能够灵活调节线路参数,发展前景广阔。如今随着不对称负荷增多,线路耦合等因素影响,电网三相不平衡情况更趋普遍,研究UPFC在不平衡工况下的控制策略,使其能稳定有效运行,具有现实意义。本文在认真研究国内外相关文献的基础上,分别就UPFC串、并联侧的工作方式进行了分析,说明了 UPFC潮流调节功能主要通过控制其串联侧输出电压幅值和相位实现,对UPFC换流器常用拓扑进行了对比分析,说明了模块化多电平换流器(MMC)结构的先进性。建立了 UPFC功率注入模型、MMC暂态模型和开关周期平均模型。结合所构建的数学模型,设计了 UPFC串、并联侧双环解耦的装置级控制器。然后介绍了两种常用的MMC调制算法,载波移相调制和最近电平逼近调制(NLM),对MMC上下桥臂瞬时功率各组成分量进行了分析,并基于NLM调制,提出一种考虑子模块电压估计的改进方法,可有效抑制MMC谐波环流,为了进一步抑制内部环流,还设计了环流抑制器。针对电网三相不平衡的运行情况,改进了 UPFC的装置级控制器,其中并联侧在原有控制结构的基础上,采用正序分量进行控制,串联侧设计了相应的正、负序控制器和简化的控制器,使UPFC可以在系统不平衡时稳定运行,并具有抑制电网负序电流的功能。研究了正负序电压、电流提取的方法,引入二阶广义积分器(SOGI)进行正负序分离,并与常用的T/4延迟法进行了分析对比,说明SOGI法分离精度更高,而后给出了三相不平衡时UPFC串联侧的综合控制结构图。对UPFC串联侧稳态与不平衡状态下运行范围进行了分析,给出了相关约束条件。使用MATLAB/Simulink搭建了主电路与控制系统的仿真模型,在三相平衡与不平衡两种情况下分别进行了仿真实验,验证了本文所提控制策略的有效性。