针对带有脉冲负载电网的电压畸变和电流畸变问题，设计了带有超级电容储能的三电平统一电能质量调节器，提出了基于人工神经网络的方法对串联和并联补偿单元进行控制，基于双闭环PI控制的方法对超级电容储能单元进行控制。其中，串联补偿单元进行电压补偿，以维持负载电压的稳定，保证负载的用电需求；并联补偿单元进行电流补偿，以维持电源电流的稳定，避免电网受到持续大幅冲击；超级电容储能单元对直流侧进行充放电，以维持直流侧电压的恒定，保证串、并联侧的正常工作。所提方法省去了繁琐的坐标变换过程，避免了多个滤波器造成相位滞后的问题。仿真实验结果表明，所提拓扑和控制策略有助于改善带有脉冲负载电网的电能质量。