根据我国绿色、低碳发展的要求,电网谐波问题受到越来越多的关注。有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)作为治理谐波的有效装置之一,逐渐趋于大规模工业应用。工业界对大容量、高可靠性的APF需求日益增多。多模块并联APF以其扩容灵活、可靠性高等优点成为一个重要发展方向和研究热点。本文对多模块并联APF的若干关键技术问题进行了深入研究。为满足各模块对负载电流采样信号的一致性及采样系统可靠性要求,设计了模块化APF负载电流两级采样策略,可避免各模块共用一级传感器时存在的单点故障,以及各APF模块单独设置电流传感器引起的采样信号不同步问题；对适用于APF不对称谐波负载提取的数字带通滤波器法、ip、iq法、离散傅立叶变换法进行分析对比,在此基础上给出了改进离散傅立叶谐波检测方法,可检测指定次不对称谐波,并且计算效率和所需数据空间比传统DFT滑窗迭代算法有所改善。相关实验验证了设计方法和技术的有效性。针对N+X冗余系统需要对每个单机APF模块设置一个固定物理地址,难以产业化的问题,在分析N+X并联冗余APF系统的可靠性的基础上,分别提出了一种基于模块编号的集中控制和主从控制策略,设计了系统均流策略、模块限流保护方法,最终实现了具有较大潜在应用价值、高可靠性的N+1多模块并联APF冗余控制策略。同时,提出了一种模块桥臂间故障冗余策略,较之故障时整机切除模块的方法,可以充分利用故障模块的完好桥臂,增加了模块工作的灵活性。通过样机实验验证了所提出的冗余控制策略的可行性与实用性。针对采用LCL滤波器的APF谐振问题,采用了带LC开关纹波抑制支路的无源阻尼方法,可有效抑制谐振,并减少传统阻尼电阻引起的损耗和发热。建立了多模块APF并联结构的多变量系统数学模型,并在合理假设所有APF参数完全一致的情况下,推导出n模块并联APF的等效单机模型。并在考虑网侧阻抗耦合问题的基础上,分析了模块化APF的稳定性。以三模块APF并联系统样机的设计与实现为例,进行了模块化APF并联系统试制。将APF模块设计为结构紧凑、易于实现热插拔的“抽屉式”结构。为保证“抽屉式”结构的散热裕量,提出强制风冷条件下流动-散热耦合的流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)数值模拟方法,可准确模拟APF模块在工作中的实际温升情况,缩减了研发成本和研发周期。同时,设计了多模块并联APF系统的控制、通讯及人机界面的实现方案。最后,在所研制的三模块APF并联系统中实验验证,包括三相平衡负载、以及各种不平衡负载工况下模块化APF系统的动态、稳态实验以及模块温升实验。补偿性能实验结果证明依照本文理论所设计的多模块APF系统具有良好性能,温升实验结果与仿真分析一致,证明所提出的CFD方法对APF模块的散热模拟是可行的。