多电平变换器在电网中的应用需要面对的一个实际问题就是能量控制和管理。在这一领域内，为了提高电网的可控性和输电能力，柔性交流输电系统被提出。在不同类型的拓扑结构中，有源电力滤波器、静止无功补偿器、动态电压恢复器、统一潮流控制器和统一电能质量调节器均可被认为是一种柔性交流输电系统。针对电网电压的瞬变特性（电压跌落、浪涌、谐波等），所有这些系统均可提供瞬时和可变的无功补偿，从而提高电网电压的稳定性[109]。目前，由于并网规则变得越来越苛刻，甚至要求在电网电压跌落过程中上述装置具有低电压穿越（Low Voltage Ride Through，LVRT）能力[110]，所以多电平变换器在电网中的应用变得越来越重要。针对舰船推进动力系统，图1-22a、b分别给出了一种基于级联型H桥结构的静态无功补偿器[111]、一种基于三电平中点钳位结构的有源滤波器[112]。
在图1-22中，由于级联型H桥结构和三电平中点钳位结构都具有悬浮电容，更适合于静止无功补偿器应用场合，不会面临在电动机应用中变压器较为复杂的问题。目前，ABB公司提供基于三电平中点钳位结构的商用静止无功补偿器[21]，其主要特点在于采用了IGCT和水冷系统，无功功率范围为6～32Mvar。通过变压器，这些产品将能够在10～132kV的电网中投入使用。西门子公司也提供一种基于模块化多电平变换器的静止无功补偿器商业化产品[22]。
在过去的10年里，分布式发电得到了迅速的发展。若将互相连接的几个电网、多种可再生能源产生的具有不同电压水平的电网、甚至互相连接的储能系统或电网补偿系统整合为一个大系统，必须采用一种可运行于较高电压和功率范围内且效率和供电质量均满足要求的智能型电网结构，以便对电能实现有效的管理。这种电网所要求的复杂结构和系统灵活性对传统的变换器拓扑结构提出了挑战。因此，人们提出了几种适用于这个应用领域的多电平变换器[113-116]。其中，通用柔性电能管理（Universal Flexible Power Management，UNIFLEX-PM）系统在互连不同电网方面的能力最强。该系统互连不同的电网，各个不同的电网具有各自的负载、可再生能源、不同的功率流和功率等级。图1-23给出了一个三端口UNIFLEX-PM系统拓扑结构示意图[113]。该系统可实现三个不同类型的公共耦合点（Point of Common Cou-pling，PCC）的互连，图中以三相电网为例进行了说明。这种基于三相级联型H桥多电平变换器的功率变换器采用了具有直流-直流中间变换级的背靠背式配置结构，直流-直流中间变换级中的中频隔离变压器用于消除各个电网之间的耦合，使它们之间相互隔离。(www.xing528.com)
图1-22 不同形式的柔性交流输电系统
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