无功补偿技术可以稳定电压水平，优化波形质量，提高电能的使用效率，是建设建设资源节约型社会的重要手段之一。近年来静止同步补偿器(STATCOM)发展迅速，并广泛应用于工业电机节能、新能源发电及输变电等产业领域。在高压大容量场合H桥级联式多电平STATCOM已成为最佳方案，已逐步取代传统的变压器多重化结构的STATCOM拓扑。若能进一步发挥级联式多电平拓扑减少器件的开关应力，优化输出波形，提高转换效率的优势，将使多电平STATCOM技术的研究价值更加突出。　　本文首先总结了目前多电平变换器的拓扑结构，并比较了不同拓扑结构的优缺点，并提出了一种全新的半桥级联式STATCOM结构，从系统的整体结构和子模块内部结构两方面，分析了系统主电路的基本工作原理和输出原理，对子模块的具体工作原理进行了详细分析。并依据半桥级联结构的工作原理，推导了半桥级联式STATCOM拓扑的传递函数模型，为后续控制策略的分析打下理论基础。　　其次，本文研究了基于半桥结构的功率控制策略和电容电压均衡策略，在同步旋转的dq坐标系下，将有功和无功分量解耦，推导了忽略开关特性的半桥式级联结构低频时域模型，在此基础上分别引入PI控制器和重复控制器。最后对相关控制策略进行了仿真研究，仿真结果表明，采用基于PID的功率控制策略时，比例环节保证系统的快速性，瞬态响应快;而采用基于重复控制的功率控制策略时，重复控制器实现无静差，保证系统的稳态指标。　　然后本文从几种常见的高频调制方法出发，重点分析了各种方法的原理和优缺点。针对半桥级联式系统，提出了一种利用单载波实现多电平调制的半桥级联式通用PWM(HBU-PWM)调制方法，与传统调制方式相比省略了相位同步环节，实现了SPWM在三相三线制的半桥型级联式STATCOM结构上的应用，且保留了传统级联调制技术谐波含量少的优点。从原理上分析了其实现过程，为后续实验的分析提供了理论依据和基础。PWM控制固有的高次谐波问题是各种高压大功率逆变器都面临的问题。本文在不同调制方法下针对H桥式级联型逆变器进行仿真，通过观察仿真结果中阶梯波的波形变化情况，总结了不同调制方法对输出波形影响的规律。　　最后，本文介绍了7电平40kVA半桥级联式STATCOM系统开发过程中的实验平台、实验数据及实验结果，从实验角度进一步验证了逆变器的控制策略。简单介绍了实验平台拓扑结构和组成，对系统中部分硬件电路和软件程序进行了分析。在实验结果分析中，通过对系统静态和动态两方面特性进行实验分析，结果显示STATCOM能迅速补偿掉系统无功缺额，验证了控制策略的有效性。通过对STATCOM三相输出电压波形进行观察，系统不同开关状态组合下的输出电压波形良好地跟踪并网处线电压，验证了调制策略的正确性。