各种电力电子设备被大量的推广和应用,给电力系统带来了严重的电能质量问题。随着现代电力电子技术和控制技术的不断发展,有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)成为改善电能质量、治理电网污染最行之有效的方法之一。为此,本文围绕APF谐波检测及预测,补偿电流跟踪控制、及直流母线电压控制等关键技术展开深入细致的研究,同时对并联型APF主电路拓扑结构、分类、数学模型的建立、主电路重要参数的设定和基本的谐波电流检测方法和补偿电流跟踪控制策略进行了探讨。谐波检测的准确性,实时性是影响有源电力滤波器性能的关键因素之一。动态响应特性和补偿精度是衡量谐波电流检测技术的两个指标。本文首先分析了系统延迟对补偿性能的影响和负载变化频繁对补偿性能的要求等谐波检测存在的问题。针对传统的谐波电流检测算法动态响应特性欠佳的问题,即基于瞬时无功理论的ip-iq法和p-q变换法都会不可避免的要引入低通滤波环节,而低通滤波环节会影响系统的动态响应特性快速傅里叶变换法和其它各种智能算法及其改进,虽然计算准确度高,但是往往存在计算量大的问题而难以工程实现。本文提出了一种新型的基于可变遗忘因子的递归最小二乘法(RLS)的谐波电流检测算法,通过设定负载谐波电流动态过程发生的判别条件判断动态过程发生,并动态地给出遗忘因子的取值,从而提高算法收敛速度,从而提高了系统的动态响应特性。其次,本文还提出一种改进的变步长自适应谐波预测算法。该方法按照越旧误差对当前影响越弱的原则计算误差的功率加权并以之作为步长调节的主控因子,实现步长和滚动优化模块的权值更新,并通过引入动态因子来抑制算法在收敛阶段对瞬时跳跃误差敏感造成的稳态失调。该方法不仅具有快速的动态响应特性,还具有较高的精度,同时能够对系统延迟对性能造成的影响进行一定的补偿。补偿电流控制方法是影响有源电力滤波器补偿性能的又一关键因素。本文在阐述APF补偿电流滞环控制原理的基础上,首先深入分析了滞环电流控制方法中非线性环节对系统性能造成的影响,揭示了改善滞环控制非线性问题的必要性,其次还分析了传统控制方法中存在的控制延时问题,提出了利用ITAE(Integral Time Absolute Error)最优控制律实现时滞环节优化控制,根据背驰定律设计二次优化参数,用谐波线性化方法对滞环中的非线性特性进行线性化处理的APF电流预测控制方案。该控制方法使系统具有线性系统的部分优点,同时保留滞环原来的动态特性好、鲁棒性好、抗扰动能力强等优点。本文还讨论了系统外环APF直流母线电压的调节。负载中的负序电流、谐波电流、零序电流分别和系统的负序电压、同次谐波电压、零序电压相互作用产生有功功率会使直流母线电压波动。此外,大功率APF在启动过程中,会产生较大的母线电流,母线电压上升过程也会出现较大幅度的波动。上述电压波动不但会影响补偿电流的跟踪性能,甚至还会造成APF不能正常工作。为此,本文提出了一种APF直流母线电压的模糊PI复合控制方法,解决了APF启动过程中母线电流过大、电压波动剧烈的问题。本文还提出了一种APF软启动电路设计方法,在分析启动过程中直流侧电压电流的基础上,对电路进行了过压保护设计,从而有效地抑制制启动过程中的电流冲击和直流侧电容电压过冲等不利影响。