随着现代工业经济技术的发展,电力系统中接入了大量的非线性负载和不平衡冲击性负载,有如谐波、电压跌落、电网电压三相不对称等电能质量问题也随着日益恶化。有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)作为一种新型的谐波和无功补偿装置,能够实现动态补偿,改善电能质量。但是,当前国内外对APF的研究主要还是集中在低压领域,APF应用在中高压领域面临的诸多关键问题有待解决。由于级联多电平结构具有输出谐波特性好、易于模块化、可靠性高等优点,所以本文最终采用了级联所电平结构作为APF的主电路拓扑。并在此基础上结合级联H桥型结构的工作模式,采用倍频式载波移相调制技术,很好的提高了装置的等效开关频率,较好的解决了开关频率与APF容量之间的固有矛盾。其次,现阶段的研究都是在电网电压理想状况下,但实际情况中电网电压不平衡是经常存在的,如何解决电网电压不平衡对装置带来的一系列影响是一项急需解决的关键技术。本文在详细推导了级联H桥式APF在ABC静止坐标系下的数学模型的基础上分析了对主电路参数进行选择；同时还分析了电网电压不平衡对APF装置的影响。本文对电网不平衡时级联H桥APF的控制策略进行了研究。基于瞬时无功功率理论,采用ip-iq算法对谐波电流进行实时检测,并设计了电流的跟踪及闭环PI控制系统；在分析了直流侧电压不平衡对系统造成的影响的基础上利用数学公式推导出造成级联H桥各直流侧电压不均衡的机理。最后采用分层控制实现对直流侧的稳压均压。该分层结构中的上层控制采用一种新的双环控制策略不仅实现电网不平衡时总的功率及负序电压控制,而且抑制了电网不平衡带来的负序电压对APF的影响,保障了装置的安全可靠运行。中层采用零序电压注入法消除相与相之间电压的不均衡,底层控制采用采用电压增补量法实现模块间均压。最后在Simulink环境下进行了大量的仿真模拟实验,仿真结果验证了本文所提控制策略的正确性和可行性。