配电系统与人们的生产生活密不可分,伴随着人们对电能需求的不断提升,其面临的电能质量问题也日益突出。与此同时,学者们对电能质量调节手段的研究亦不断地发展进步,动态电容器(Dynamic Capacitor,D-CAP)作为一类利用薄型AC/AC变换器(Thin AC/AC converter,TACC)对电力电容器改造而成的并联型电能质量调节装置,它能够用于治理电网中的无功、谐波与谐振等电能质量问题,且具备成本较低、可靠性高与性能优良的特点,具有潜在研究与应用价值。本文以三相Buck型D-CAP在配电系统中进行电能质量综合调节为应用背景,围绕其无功补偿、谐波抑制及谐振阻尼的关键技术问题展开了深入研究,主要完成了以下工作:为了研究Buck型D-CAP这类AC/AC变换装置在无功补偿与谐波抑制方面的基本特性,本文对Buck型D-CAP的电路结构、开关模式、数学模型、工作原理及基本控制方式进行了分析。首先,通过分析Buck型D-CAP的电路工作模式,建立了采用占空比描述的状态平均模型,阐明了Buck型D-CAP的无功补偿与谐波抑制原理。由此,设计了多同步旋转坐标系下的无功补偿与谐波抑制基本控制策略。在电网接有阻感性负载的情况下,实验验证了Buck型D-CAP无功补偿的基本控制性能;但是补偿电流也将产生5、7次等低次谐波成分,导致其波形质量欠佳。在电网接有阻感性负载与非线性负载的情况下,实验结果验证了Buck型D-CAP无功补偿与谐波抑制的基本控制性能;然而,此时补偿电流中也会产生不受控制的低次谐波电流成分,而且由于受到调制信号幅值变化范围的限制,输出的无功与谐波电流之间会产生相互影响。针对Buck型D-CAP无功补偿时补偿电流发生波形畸变的问题,本文在分析其畸变原因的基础上,采取了相应的优化措施对无功补偿控制性能进行改善。Buck型D-CAP进行无功补偿时,补偿电流是通过改变调制信号中的直流分量进行调节的。一方面,在电路工作过程中,电网谐波电压、开关管压降与死区时间等因素都能够引起补偿电流发生畸变。另一方面,在电网谐波电压的作用下,Buck型D-CAP与电网阻抗之间会发生相互作用,引发自身内部谐波谐振的问题。针对以上问题,本文提出了一种多同步旋转坐标系下的无功补偿优化控制策略,即在实现基本无功补偿控制策略的同时,通过对补偿电流的低次特征谐波成分进行分频次反馈调节以实现电流波形校正,对电力电容器电压的低次谐波成分进行反馈控制以实现谐振有源阻尼。针对Buck型D-CAP无功补偿与谐波抑制时补偿电流中无功与谐波成分之间易产生相互影响的问题,本文定量地分析了补偿电流与调制信号之间的数学关系,研究了减少无功与谐波电流之间相互影响的优化控制算法。基于偶次谐波调制(Even Harmonic Modulation,EHM)原理,Buck型D-CAP输出的第n+1次谐波电流是通过改变调制信号中第n次谐波分量进行调节的。由于调制信号的幅值应在0到1之间进行变化,它的直流与谐波分量之间也将相互约束;这样Buck型D-CAP在对输出的无功与谐波电流进行调节时将会相互影响,从而引起过调制现象,导致补偿效果变差。因此,本文设计了一种无功与谐波电流相互协调的控制策略,即根据无功及谐波补偿需求,对调制信号中期望的直流与谐波分量进行预估算与优化选取,再生成修正的无功与谐波电流指令,如此进行反馈调节生成所需的补偿电流。在电网接有阻感性线性负载与非线性负载的条件下,实验结果验证了所设计协调控制策略的良好性能。配电系统在同时接有非线性负载和并联电力电容器时易引发电网并联谐振,造成系统电压与电流严重畸变,此时Buck型D-CAP只抑制非线性负载谐波电流将不能够有效地减轻系统谐波的扩散。为了改善Buck型D-CAP在这种谐振条件下的电能质量调节性能,本文分析了典型配电系统中并联谐振的产生原理,同时研究了Buck型D-CAP抑制电网并联谐振的阻尼机理与实现方式。Buck型D-CAP的谐振阻尼是通过检测PCC谐波电压实现的,并且通过采用谐振阻尼增益自动调节的控制方式,可实现良好的阻尼性能。在此基础上,本文提出了一种无功补偿、谐波抑制与谐振阻尼的综合控制策略。在电网同时接有线性负载、非线性负载与并联电力电容器的条件下进行了实验,证明了所提出综合控制策略的有效性。本文研制了一台三相星型连接的Buck型D-CAP实验样机,实验结果验证了Buck型D-CAP无功补偿、谐波抑制与谐振阻尼的电能质量优化控制性能,本文的研究工作能够对Buck型D-CAP的工程化应用起到有力的参考与促进作用。