近年来,由于在所有工业领域中电力电子控制的广泛应用,电能质量问题越来越受到人们的重视。大量电力变流器和非线性负荷产生的谐波可以引起电力系统低功率因数、低效率运行,还可以引起电压电流失真以及输配电网中电能损耗的增加。以前我们采用无源LC滤波器来消除线路电流谐波、提高功率因数,然而因为它不能实时补偿随机变化的电流,并进行自动调整,所以谐波问题仍然存在。因此,我们用有源电力滤波器(APF)替代传统的无源LC滤波器可以更好地解决上述问题。本文首先对APF在不同现场的应用进行了简单介绍,分析了不同现场的特点和谐波产生机理,并举例阐述了APF的良好补偿效果,为下文对APF的全面深入介绍做好铺挚。然后本文对两电平APF进行了理论分析,建立了两电平APF在三相静止ABC坐标系下的数学模型,并通过坐标变换,得到同步旋转d-q坐标系下的数学模型。为了对有源滤波器输出电流波形进行控制,本文通过无差拍控制方法对指令电流进行预测,可以在相同的采样频率下提供更为精确的谐波电流预测值,因而可以改善整个系统的控制效果。在同步旋转d-q坐标系下,本文将两电平APF的控制系统分为电压外环和电流内环两部分。在电压外环中,通过对检测到的直流侧电压值采用PI控制器产生有功指令电流维持直流侧电压的恒定。电流内环可分为求取补偿电流参考值的上层算法模块和跟踪参考电流的控制模块两部分。本文在上层算法模块中,采用基于瞬时无功功率理论的d-q谐波电流检测方法。在电流控制模块中,本文采用无差拍电流跟踪控制方法加两电平空间矢量PWM调制方法。最后,本文在一套两电平APF实验样机上进行了相关实验。样机的实验结果表明,该有源电力滤波器有较好的滤波效果,为将来两电平APF装置在实际系统中的广泛应用奠定了坚实的基础。