有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波和补偿无功的新型电力电子装置。快速而准确地检测出谐波和无功，是有源电力滤波器实现有效补偿的基础和前提。对谐波和无功进行准确的跟踪和预测，然后根据预测值进行补偿是提高检测精度的有效方法。对有源电力滤波器进行优化设计并研究其谐波补偿特性是降低成本的有效措施。本文旨在研究有源电力滤波器新的谐波电流检测和预测方法，新的参数优化设计方法，新的谐波源建模方法，以及有源电力滤波器对谐波源的补偿特性。为研究新型低成本和高滤波性能的有源电力滤波器奠定理论和技术基础。 首先，本文介绍了基于瞬时无功功率理论的p、q算法和ip、iq算法，以及该算法在单相、三相电路中任意次谐波和无功检测中的应用。提出了基于ip、iq运算方式的改进型单相和三相电路谐波电流检测方法。改进后的单相电路谐波电流检测方法省去了矩阵运算电路，电路结构简单，系统成本低。改进后的三相电路谐波电流检测方法不仅检测精度高，谐波补偿效果好，而且降低了检测系统中各主要参数对系统的灵敏度。提出了四相输电谐波电流检测方法，该方法首先将a、b、c、d四相电路分解成ab和cd两组，然后运用ip、iq方法对每一组的谐波电流分别进行计算，进而求出每相谐波电流。该方法与三相电路谐波电流检测方法相比省去了三相变两相和两相还原成三相环节，与单相电路谐波电流检测方法相比省去了构筑三相电路环节。将该理论对谐波的检测范围由单相、三相电路扩展到了四相电路，大大拓宽了该理论的应用范围，具有原理简单，检测精度高和稳定性好等特点，为四相输电的实际应用和检测抑制谐波奠定了基础。 其次，本文介绍了LMS算法、归一化LMS和简化LMS算法，并对LMS算法收敛系数的取值范围和稳态性能进行了分析。介绍了一种基于频谱搬移原理的自适应谐波电流检测方法。接着，提出了一种改进型自适应谐波电流检测方法，该方法结构简单，便于实现，通过适当选择积分器的比例系数K，可以大大地提高谐波电流的检测精度和动态响应速度。 再次，本文介绍了有源电力滤波器中各部分和各个过程存在的延时，以及延时对其性能的影响。接着介绍了基于神经网络理论的谐波预测方法等传统预测方法，它们都存在着要先建立数据序列的模型，然后根据模型进行计算和预测，因而误差较大。为此，本文提出了一种基于加权一阶局域理论的谐波电流预测方法，使得可以不必事先建立模型，而直接根据数据序列本身所计算出来的客观规律进行预测，这样可以避免预测的人为主观性，大大提高了预测的精度和可信度。该方法在t时刻预测出t+2时刻的谐波电流与其理想值的偏差值，通过选择t+1时刻的控制策略，利用加权最小二乘法使得在t+2时刻该偏差值为最小，从而实现了两步预测的无时延控制。将中心点的空间距离作为一个拟合参数引入预测过程，提高了预测精度和消噪能力。 然后，本文介绍了并联混合型有源电力滤波器的工作原理，有源电力滤波器中低通滤波器参数的分频段优化设计方法，以及逆变器直流侧电容的优化设计方法。提出了一种基于交互式多目标遗传算法的无源滤波器优化设计方法，该方法用遗传算法对无源滤波器的参数进行多目标优化，通过非精确偏好信息引导遗传搜索，获得与决策者意愿吻合的解集，较好地实现了无源滤波器成本、电压电流谐波和无功功率补偿的多目标优化设计。接着分析了有源电力滤波器常用的三种控制方法及其它们各自的优、缺点。本文采用复合控制方法，不但可以有效地改善整套滤波系统的抑制谐波效果，抑制无源滤波器和电网感抗之间发生串、并联谐振，而且可以改善电网谐波电压对有源电力滤波器的不良影响，有助于降低有源电力滤波器的容量。 最后，本文在分析几种常见而重要谐波源特性的基础上，推导出了在谐波环境下电动机、电容器、变压器和变流器等谐波源的阻抗计算公式、序阻抗和序导纳矩阵，提出了电感性和电容性谐波源模型。接着，从理论和实验两个方面研究了有源电力滤波器对上述谐波源的补偿特性，并联型有源电力滤波器适宜补偿电感性谐波源、不适宜补偿电容性谐波源；串联型有源电力滤波器则相反，适合补偿电容性谐波源，不适合补偿电感性谐波源。