有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)已经成为抑制电网谐波的有效手段之一,越来越多的研究成果从实验室走到了工业和民用现场。随着现场负荷日益的复杂性和不确定性,对有源电力滤波器的要求逐步增高,其中高补偿精度和实时的响应能力,以及主功率器件的正常运行,是对其不变的要求之一。论文围绕以上几点,对有源电力滤波器的几个关键技术问题进行了研究。从复矢量的角度出发,推导了三相三线制并联型APF电流控制对象的数学模型。并根据对其解耦所采用的PI+电压前馈控制和矢量PI调节器(Vector PI,VPI)控制,通过坐标变换推导出与之相对应的比例谐振控制器(Proportional Resonant Controller,VR)和矢量谐振控制器(Vector Resonant Controller,VR)的表达形式,并对它们在系统的稳态精度、抗扰能力和稳定性等方面进行了分析比较。论文论证了传统的检测负载谐波电流控制和本文的直接电网电流控制两种方式的等效性,以及它们电流调节器的一致性,提出了基于dq坐标下无谐波计算的电网电流直接矢量谐振控制策略。针对矢量谐振控制器的数字实现、对频率的自适应能力以及高次控制频率处相位滞后等几方面,对控制器进行了设计和优化,并通过仿真和实验证明了方法的快速性和高补偿精度。对常规的谐波检测控制方式下的APF系统,针对在abc坐标下被广泛应用的DFT和滑窗迭代DFT算法的不足,结合典型APF系统负载电流在同步旋转坐标变换后的特点,提出在dq坐标下增大DFT和滑窗迭代DFT计算的基础频率,以缩短谐波计算中的固有延时和节省数据存储空间。针对传统重复控制的不足,提出重复控制的快速改进措施,给出了n倍快速重复控制准内模衰减函数的设计方法和准内模的表达形式,能确保快速重复控制在离散化后其控制频率点不发生频偏。论文在dq坐标下采用快速DFT谐波检测和双环复合n倍快速重复控制,详细设计了控制器,分析对比了不同快速重复控制作用下系统的性能。仿真结果说明了谐波检测环节的快速和准确对系统动态性能的重要性,通过和传统方法的仿真及实验比较,验证了本文的谐波检测和控制策略具有稳态补偿精度高,动态响应能力强的特点。从纹波电流的抑制能力、补偿电流的跟踪速度以及和电容的高频分流约束几方面,推导出设计输出滤波器电感参数的约束条件。从减小装置体积和成本考虑,提出将带辅助绕组的三相三柱耦合电感和三相四柱耦合电感,运用到不同拓扑的三相四线制并联APF中的尝试,得出了系统的去耦等效电路及控制模型,获得了很好的实验结果。最后对耦合电抗器的涡流损耗进行了分析和计算,可为实际应用中电抗器铁芯体积及损耗的优化,电抗器结构的选择提供理论依据。对APF直流侧电压环的建模和控制进行了研究,在和并联APF有所区别的混合有源电力滤波器(Hybrid Active Power Filter,HAPF)上推导了直流侧电压控制的小信号模型,提出了滤波器控制的直流侧电压控制策略。与传统PI控制相比较的仿真结果,说明了动态过程在滤波器控制策略下系统有更好的性能;同时三相四线制APF下的实验也验证了方法的有效性。为了确保逆变器开关管的正常运行,针对开关尖峰电压,在分析了其产生原因的基础上,提出了驱动脉冲边沿的双极脉冲序列调制技术和单级脉冲序列调制技术的抑制方法,实验结果验证了方法的有效性和可行性。