随着电力电子技术的发展和各种非线性负载的大量使用,谐波污染等电能质量问题得到人们的广泛关注。有源电力滤波器(Active Power Filter,简称APF)是动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置,与传统的无源滤波等装置相比具有响应快、补偿效果好和能实现动态补偿等优点。然而由于功率器件耐压水平的限制,传统两电平APF难以实现高压非线性负载谐波的补偿。多电平变换器能产生多阶梯、低失真的电压波形,具有开关器件承压低、开关损耗小、效率高、低电磁干扰等显著优势,近年来广泛应用于高压大功率场合。其中,三电平变换器在APF中的应用成为有源滤波器研究领域的一个热点。本文以基于二极管钳位型三电平变换器的APF为研究对象,首先介绍了两电平和三电平APF的研究现状和趋势,以及APF研究的关键技术。详细介绍和分析了基于瞬时功率理论的谐波检测方法和电流跟踪控制策略,为控制方法的研究奠定理论基础。其次,介绍了基于d-q变换的谐波提取方法,分析了d-q变换参考信号与电网电压之间的相位差对基波有功电流和无功电流检测的影响,并在现有解决方法的基础上给出了一种增加基波正序电压锁相环节的改进方法,并对这两种方法进行了仿真验证。再次,在两电平滞环控制的基础上介绍了三电平的滞环控制原理。针对滞环控制中开关频率不固定的问题,在两电平自适应滞环控制策略的基础上拓展延伸,详细论述了三电平的自适应滞环控制策略,给出了具有多个电压等级时的滞环宽度计算方法。此外,分析与之相应的中点电位平衡控制方法,通过检测中点电流方向和中点电压偏向以确定是否调整开关组合,使中点电流朝着利于中点电位平衡的方向流动。最后,在理论分析和仿真研究的基础上,设计了基于DSP TMS320F2812控制的并联型三电平APF实验系统,对主电路进行了器件选型和参数设计。详细介绍了实验系统软硬件设计,并搭建了实验平台,对并联型三电平APF进行了初步的实验研究,得到了与理论分析一致的实验结果。