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随着工业4.0时代的来临，大量电力设备被应用到工业制造和生产领域，这给电网带来了巨大的无功功率冲击和高频的谐波电流，严重影响了电网的正常运行，降低了用户的用电质量，补偿无功和抑制谐波成为了电能质量控制领域亟需解决的两个问题。静止无功发生器(SVG)作为新一代的无功补偿装置，由于其良好的动态性能、灵活的补偿方式以及较小的体积和成本等优点成为国内外学者研究的热点课题，并逐渐向多电平、多重化方向发展。
本文首先阐述了无功补偿装置的重要性和必要性，对国内外多电平SVG拓扑结构和控制技术的研究现状进行了对比分析。为了改善传统多电平拓扑开关器件多、控制复杂的缺点，本文提出了一种仅用6个开关器件和2个电容实现7电平输出的新型拓扑结构，分析了其工作原理，给出了新型拓扑向更多输出电平拓展的方法。进而介绍了基于新型七电平拓扑SVG的工作原理，并推导了其数学模型。
其次，对新型七电平SVG的控制技术进行了研究。设计了系统的总体控制方案。选择了基于瞬时无功功率理论的ip-iq检测法提取无功和谐波指令电流;对电网不平衡和谐波畸变情况下的锁相技术进行研究，提出了基于多变量滤波器结合自适应陷波器(MVF-ANF)的改进锁相环设计;指令电流跟踪技术选择了准比例谐振和重复控制复合的控制技术;使用同相载波层叠调制技术生成PWM;对于电容稳压问题，提出了整体控制和独立控制相结合的两级稳压控制策略。
在此基础上，通过MATLAB/Simulink平台对新型七电平SVG进行仿真验证，给出了每个部分的仿真模型及仿真结果分析，并在电网平衡和不平衡两种工况下，对SVG的动态性能、补偿效果以及控制技术进行了综合验证和分析。
最后，进行了系统软硬件电路设计，搭建了以DSP+FPGA为控制核心，系统容量为10kVA的实验平台，实验结果也验证了本文提出的新型七电平SVG拓扑结构和控制技术的正确性和可行性。
本文首先阐述了无功补偿装置的重要性和必要性，对国内外多电平SVG拓扑结构和控制技术的研究现状进行了对比分析。为了改善传统多电平拓扑开关器件多、控制复杂的缺点，本文提出了一种仅用6个开关器件和2个电容实现7电平输出的新型拓扑结构，分析了其工作原理，给出了新型拓扑向更多输出电平拓展的方法。进而介绍了基于新型七电平拓扑SVG的工作原理，并推导了其数学模型。
其次，对新型七电平SVG的控制技术进行了研究。设计了系统的总体控制方案。选择了基于瞬时无功功率理论的ip-iq检测法提取无功和谐波指令电流;对电网不平衡和谐波畸变情况下的锁相技术进行研究，提出了基于多变量滤波器结合自适应陷波器(MVF-ANF)的改进锁相环设计;指令电流跟踪技术选择了准比例谐振和重复控制复合的控制技术;使用同相载波层叠调制技术生成PWM;对于电容稳压问题，提出了整体控制和独立控制相结合的两级稳压控制策略。
在此基础上，通过MATLAB/Simulink平台对新型七电平SVG进行仿真验证，给出了每个部分的仿真模型及仿真结果分析，并在电网平衡和不平衡两种工况下，对SVG的动态性能、补偿效果以及控制技术进行了综合验证和分析。
最后，进行了系统软硬件电路设计，搭建了以DSP+FPGA为控制核心，系统容量为10kVA的实验平台，实验结果也验证了本文提出的新型七电平SVG拓扑结构和控制技术的正确性和可行性。