许多的工业负载以及日常生活中的电器产生了大量的谐波电流,影响电网电压的稳定,因此需要从电网中的某个节点对电网进行相应的谐波补偿,以此保证电网的稳定运行。本文根据国内外谐波补偿装置的发展状况,并结合相应的变流系统拓扑结构发展,针对级联H桥拓扑结构的APF的关键技术进行了相关研究,并在此基础上完成样机的设计与测试工作。本文首先基于dq旋转坐标系的动态建模分析,研究电网谐波电流的快速检测算法,基于简化电压源模型,揭示系统的补偿机理,在此基础上根据APF的工作特性研究不同拓扑结构特点,为级联H桥拓扑的选择提供理论支撑。本文接着针对级联结构设计了主电路,并基于简化的三电平H桥拓扑结构分析其开关量模型,推导了变流单元的内部耦合机理,为变流单元电流内环与电压外环的控制提供理论依据,在此基础上,引入LCL三阶滤波器,降低变流单元的输出纹波,并对比分析了 LCL滤波参数对补偿效果的影响。接着考虑到APF运行环境的特殊性,研究了自适应功能,通过实时监测环境温度与电网特性,动态调节系统的输出能力,防止电网闪变带来的非故障停机等问题。最后针对工程应用,本文采用理论探索和样机实验验证相结合的技术路线。设计级联APF的具体实施方案,围绕该设计方案,完成级联APF样机搭建,并分别进行整机调试与性能验证实验,经过测试研发样机性能满足设计要求,达到国内领先水平。