由于有源电力滤波器受到系统阻抗变化、运行方式以及负荷变化影响小,可灵活补偿系统谐波电流与无功电流,在谐波治理、提高电能质量等方面具有重要意义,因此对其开展研究具有十分重要的意义。本文以带LC输出滤波器的三相二极管中点钳位(Neutral Point Clamped,NPC)三电平拓扑的有源滤波器为研究对象,开展基于变采样频率可调制滑窗迭代傅里叶谐波提取算法的并联有源滤波器(Active Power Filter,APF)模型预测电流控制研究。首先,本文介绍了三相二极管NPC三电平拓扑结构并总结其基本运行原理。在此基础上通过定义开关函数建立三相二极管NPC三电平拓扑结构APF在自然坐标系下连续域状态方程。分析了直流侧均压电容中点电位不平衡的原因,并以基波成分为例对直流侧均压电容中点电位瞬时波动进行了详细的推导。其次,推导SDFT谐波提取算法的数学表达式,并分析了其稳定性;进而,在SDFT算法基础上为解决其潜在的不稳定性问题推导了mSDFT谐波提取算法;针对DFT算法中加窗截断和基波频率变化引起的频谱泄露和栅栏效应,提出了一种带PI校正的VSFT算法。该算法无需过零检测,在保证采样窗口长度不变的情况下实现采样频率自适应基波实际频率。在Matlab/Simlink仿真平台中搭建了完整的变采样频率mSDFT谐波提取算法模型对所提算法进行仿真验证。随后,分析了模型预测控制基本原理,建立了相对应的评价函数;在此基础上通过评价函数对调制电压求偏导获得最优调制电压矢量,解决了传统模型预测电流控制开关频率不固定、滚动优化计算量大的问题;针对谐波电流补偿存在差拍以及数字控制系统延时问题,利用多步预测实现了实时补偿;通过嵌入中点电位平衡的VVSVPWM调制算法,将最优开关矢量转换为最优开关序列,实现了APF对谐波电流补偿以及中点电位平衡控制。最后,在Matlab/Simulink仿真平台中搭建了基于三相二极管NPC三电平拓扑APF谐波电流补偿系统,对本文所提谐波提取算法以及电流控制算法进行了仿真研究,验证了APF在不同负载情况以及网侧电压基波频率波动下谐波补偿性能。为了进一步验证所提算法的效果,在RT-LAB半实物实验平台中搭建了三相二极管NPC三电平拓扑APF主电路模型,采用了DSP+FPGA控制器实现谐波提取和APF谐波补偿算法以及调制算法,对比硬件在环实验结果与仿真结果,进一步验证了方法的正确性和有效性。