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电力电子技术的迅猛发展显著提高了现代电气化程度,但同时也不可避免的带来各类电能质量问题。其中,由于大量非线性负荷的投入与使用而向电网注入的谐波和无功问题最为严重。不仅会降低系统整体运行效率,还会影响扰动其他装置,甚至使用户设备无法安全稳定运行。有源电力滤波器(APF)在谐波抑制与补偿无功领域具有显著优势,诸如:响应迅速、实时性好、受系统阻抗参数影响小、可控性高等,因而始终占据着不可替代的地位。本文以并联型三相三线制APF为研究对象,从主电路拓扑结构、输出滤波器和电流跟踪控制策略几个方面进行了深入研究。主电路设计的合理与否直接影响谐波电流的检测与控制。传统的变流器在工作时存在桥臂开关管直通问题,必须通过设置死区时间加以回避。为此,本文提出一种基于P-cell和N-cell单元的变流器拓扑。在桥臂公共端放置链接电感限制电流变化率,从根本上解决了由死区导致的波形失真问题。将此种拓扑结构应用于APF中,能够提高系统的可靠性,并且改善输出波形质量。在此基础上建立数学模型并对APF的具体工作模态做了详细分析。输出滤波器的使用主要为抑制高频谐波,特别是开关频率处的谐波。LCL滤波器性能优良,技术相对成熟。然而,经研究发现,其对开关次谐波的抑制能力依然有限。为了进一步增强滤波器的高频衰减能力、减小滤波装置体积,本文对传统滤波器加以改进。单独设置一个LC谐振支路用以旁路开关次谐波,避免其过多地注入电网造成污染。通过加入无源阻尼提高了系统的稳定性。分析了该滤波器的谐振频率特性,并对影响滤波效果的相关因素加以讨论。根据上述分析成果设计了滤波器参数。最后,通过仿真实验对所提方案的正确性加以验证。高阶滤波器的采用对系统的控制提出了更高的要求,传统的PI控制不能无静差跟踪直流信号以外的其他信号,而基于内模原理的重复控制稳态精度较高,但其快速性欠佳。因此,本文采用以上两种方法构成复合控制策略,即可同时满足响应速度与稳态精度的要求。文中建立了控制系统模型,并设计了复合控制器参数。通过对系统稳定性和稳态特性的分析证实了该控制策略的优越性,仿真实验也验证了复合控制策略的谐波补偿效果明显好于PI控制。