目前实际运行中的APF设备,绝大多数都是电压型逆变结构,都是采用大容量的直流电容作为储能元件,因此直流环节中电容器参数的设计和器件的选型,将直接影响到整台设备的性能和可靠性。APF直流侧中电容器的容量的计算目前多采用工程经验,没有很深入的分析和计算,往往存在很大的随意性和不经济性。随着APF技术的发展和进度,如何提高设备的可用性和性能,以及减小设备体积,提高设备的能量密度,降低成本等,都日益成为紧迫的工作,直流电容容量精确推导和优化设计无疑具有重要作用。本课题着眼于低压380V三相三线和三相四线系统的APF,首先直接从主电路出发,利用基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律,分别推导三相三线制、三相四桥臂式和电容中点式三相四线制APF在a-b-c静止坐标系下的电压电流公式,引入系统额定容量参数,推导出了直流电容储能与设备输出能量以及低通滤器电感储能的关系。其次,利用直流电容储能公式,分析其直流侧电容的作用原理,对公式采用微分算法,化简整理后,得出三种电路拓扑的直流电容容量大小的选取公式。公式清晰表明APF直流侧电容的容量与设备额定容量、直流侧电压以及直流电压波动率有关。再次,利用PSIM仿真工具,搭建仿真平台,对三种电路拓扑分别进行仿真模拟计算。对比分析了系统在固定直流电容容量,而功率变化,直流电压波动和设备补偿性能的影响;以及设备功率固定,直流电容容量变化时直流电压波动以及设备补偿性能的影响。针对三相四线系统,还增加了系统在带对称负载和非对称负载情形下的对比;为了排除算法的干扰,仿真电路中还加入了重复算法,对比了直接PI算法下和加入重复控制算法下的数据,验证了推导出来的直流电容的计算公式是可行的,在不影响设备性能的前提下,可以优化直流电容的选型。并且数据显示,盲目的增加直流电容容量是不必要的,并不会改善系统性能,甚至会恶化补偿效果。最后,工作过程中,实际设计了一台30kVA的电容中点式三相四线制APF,通过更换直流电容的方法,实际对比测试了在不同的电容容量情况下的系统性能影响,实验验证了按照电容计算公式选取的容量是可行的、有效的。