本文研究内容是山西省煤基重点科技攻关项目“大规模间歇式新能源并网技术开发”(MD2014-06)中关于电能质量治理的子课题。随着我国经济和社会的发展,电网中接入的电气设备的数量和种类越来越多,从而使电网的谐波污染日益严重,因此治理谐波污染、提高电能质量成为电网发展的重要课题。三电平有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)作为一种新兴的谐波治理设备,因其具有输出电压谐波含量小、直流电压利用率高、开关管压降小等优点,在中低压供用电领域有着广阔的应用前景。但是目前三电平APF还存在不少技术问题有待解决,如开关管数量增加导致的控制过程复杂、死区效应加剧、以及中点电位失衡等等,因此开展对三电平APF的理论及实践研究对于其补偿性能的提高和进一步推广应用具有重要意义。APF按控制策略可以分为谐波检测与无谐波检测两大类,现有的三电平APF多是基于谐波检测控制,但谐波检测计算量大,计算过程有不同程度的延时,补偿效果易受检测精度的影响。而基于无谐波检测的APF控制系统无需谐波检测和提取,简化了补偿算法,提高了补偿精度,且只检测电源电压和电流,降低了硬件成本,因而日益受到关注。将无谐波检测控制方法应用于三电平APF,可以结合二者优点,进一步改善APF性能。目前有许多APF的控制是以补偿电流的判断为基础的,如通过判断补偿电流方向来削弱死区效应、调节中点电位等,而无谐波检测控制的APF不检测补偿电流,限制了上述方法的应用。为解决此问题本文提出一种适用于无谐波检测控制的三电平有源电力滤波器的补偿电流计算方法,并设计了级联延迟信号对消(Cascaded DelayedSignalCancellation,CDSC)滤波器来提高运算准确性,在不影响原有控制效果的条件下得到APF输出的补偿电流,进而依据补偿电流对APF调制信号进行调整,以达到补偿死区效应、调节中点电位的目的,从而改善了无谐波检测下三电平APF的控制效果和补偿性能。研究的具体内容包括:1.综述了APF的发展历程,在前人研究的基础上对比不同类型的有源滤波器的优缺点,讨论了几种典型的三电平拓扑,比较其特点和应用场合,给出了三电平APF的简化电路和数学模型。综合考虑各种三电平拓扑的特点后将中点箝位型三电平拓扑的有源电力滤波器作为研究对象,探讨其运行特性。2.基于瞬时无功功率理论,对典型的谐波检测方法和相应的谐波检测控制的APF模型进行了分析。从系统功率平衡的角度分析了APF交流侧和直流侧的能量流动性问题,由此推出有谐波检测控制无需检测正序有功电流,从而可以将正序有功电流检测环节省去,获得无谐波检测控制方法的基本模型,并讨论了无谐波检测控制法的可行性及其优缺点。3.依据空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)原理分析三电平拓扑的电压空间矢量分布及各个矢量的作用时间计算方法,采用七段式SVPWM调制法对不同区域的电压空间矢量进行排序。4.根据无谐波检测控制的三电平APF的运行特点得出一种补偿电流的计算方法,并设计CDSC滤波器来提高运算准确性。根据算出的补偿电流削弱死区效应,并且对中点电位进行滞环调节。5.基于仿真研究搭建了一套三电平有源电力滤波器实验系统,对提出的死区效应削弱策略和中点电位调节方法进行了实验研究,验证了所提方法的有效性和可行性。