随着传统工业的复兴、信息科技的发展和电力电子技术的进步,一方面,电网特别是配电网中,大量无功、谐波和不平衡负载带来的电能质量问题日益严重,而另一方面,电力用户对配电网电能质量提出了更高要求。配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)可以有效解决上述电能质量问题,并且具有调节速度快、运行范围宽、输出谐波小等优点。链式结构DSTATCOM具有模块化、效率高、可冗余运行、节省空间等特点,通过链节级联提高耐压,适合配电网电压等级和应用要求,是配电网电能质量综合治理的核心设备,具有极高的研究价值。本文针对三相星型链式DSTATCOM的若干关键技术进行了深入研究。本文首先阐述了三相星型链式DSTATCOM的基本工作原理,介绍了主电路拓扑、调制方法、工作原理和定点变频锁相方法。使用开关周期平均的方法建立了单个链节、单相换流链及三相换流阀的线性化开关周期平均模型,为方便控制系统设计,对开关周期平均模型进行简化,得到了装置在三相abc静止坐标系和dq同步旋转坐标系下的输入输出特性模型,三相不平衡时采用对称分量法得到了各序等效模型。以基于瞬时无功功率理论的dq变换检测方法为基础,阐述了装置在功率因数补偿模式下的完全补偿和选择补偿指令电流检测,以及不平衡补偿模式下的指令电流检测方法。然后,阐述了链式DSTATCOM基于dq同步旋转坐标系下数学模型的状态解耦及电压前馈控制策略,在控制策略基础上,研究了不同补偿模式的电流控制技术。功率因数补偿模式下,分析了传统数字PI控制器设计方法,为提高装置谐波补偿和抑制能力,引入PI加重复控制复合控制方法,针对复合控制器动态性能不佳问题,提出一种基于误差调节和改进内模的优化重复控制器,解决了复合控制器稳态跟踪精度和动态响应速度的矛盾,并提高了参数鲁棒性。PCC点电压控制模式下,通过分析装置吸收无功电流和PCC点电压调节量的数学关系,在q轴电流环引入电压控制外环,实现PCC点电压稳定。不平衡补偿模式下,提出一种三相四线装置分序控制策略,实现了负载和PCC点电压不平衡工况下,电网电流的平衡化补偿。其次,阐述了链式DSTATCOM直流侧电压自平衡分层控制策略,将直流侧电压控制分解为总体稳压控制、电压相间平衡控制和相内平衡控制三层,控制思路清晰。针对总体稳压和启动问题,采用预充电电路限流、预制调制信号、指令渐变升压的方式实现装置的软启动和总体电压控制。针对相间和相内电压平衡控制,阐述了基于电压矢量叠加、适用于单极倍频CPS-PWM调制的平衡控制方法。针对分层控制器设计复杂、消耗资源多、不易在线故障冗余的问题,提出一种基于NLM调制的相内电压平衡及在线冗余方法,在简化控制器设计、节省存储资源的同时,当单个链节发生故障的情况下,容易实现在线冗余。最后,基于PEBB概念,以高压大容量化,模块化,高可靠性、可控性和可测量性为目标,从主电路设计和控制电路设计分别阐述,研制了应用于±10Mvar/10kV链式DSTATCOM的高可靠性HPEBB模块。主电路设计部分,结合模块性能指标,完成了模块主电路电气原理设计,结构及热设计。控制电路设计部分,基于CPLD数字芯片开发了具有高可靠性的模块控制器,阐述了控制器的硬件原理和控制内核实现方法,分析了数模混合电路暂态过程产生的干扰及基于CPLD滤波的抑制方法,提高了HPEBB模块的可靠性。通过HPEBB模块测试,以及工业样机实际应用,验证了模块设计的正确性和可靠性。