随着各类非线性负荷的不断增加和电力系统本身存在的随机性和复杂性特点,电网中可能会出现无功补偿不足、电流谐波和电压波动等电能质量问题,这些不仅会影响正常生产生活,还会带来巨大经济损失,因此对电能质量进行治理已成为电力行业研究者的一项迫切任务。在对传统电能质量问题及现有治理装置进行分析的基础上,本文提出一种兼具功率传输和电能质量治理的基于多绕组变压器的混合电能质量治理装置拓扑结构并对其关键技术进行研究,主要研究内容如下:1.对所提出装置拓扑结构进行各部分详细论述,分析了混合电能质量治理装置的多模式工作方式。建立了前级并联变换器在同步旋转坐标系下的数学模型,对后级串联主电路的储能环节、逆变环节、耦合方式和滤波环节进行综合设计选择,为后续电压电流检测及补偿方法的研究奠定基础。2.对前级并联变换器电流质量问题的检测技术进行研究,分析了基于瞬时无功功率理论的ip-iq检测法和dq同步坐标电流检测法。基于前级变换器在建模过程中存在的d、q轴电流耦合交叉项的问题,利用系统根轨迹和频率响应等方法分析耦合现象存在的原因,提出一种基于复系数矢量比例积分控制器(cPI)的电流解耦控制方法,其原理是通过零极点对消的方式来实现电流解耦。最后通过仿真来检验在各类电流质量问题下前级变换器的补偿性能,验证了复系数矢量电流解耦控制方法的采用可以提升前级变换器稳定性和系统鲁棒性。3.对后级串联变换器进行电压跌落检测和锁相分析,研究单相瞬时电压dq检测法和单同步坐标系软件锁相法,针对其无法对不平衡电压及谐波电压进行幅值检测和相位跟踪的问题,提出一种基于二阶广义积分器(SOGI)的基频分量解耦锁相法,并通过仿真验证其锁相性能。对后级变换器采用的双环控制方法进行电流内环参数设计及根轨迹分析,同时为补偿电网中存在的不平衡和谐波电压,提出了一种基于多重准比例谐振控制器(M-qPR)的电压外环设计方法,通过仿真分析了后级串联变换器在各类电压质量问题下的补偿效果。4.在理论分析基础上构建了实验样机平台,对主电路结构和控制系设计进行具体介绍,并设计了一套一体化通讯系统,最后通过实验对样机在各类电压电流质量问题下的补偿功能进行实验和分析,验证理论研究的合理性和正确性。