非线性负载和各种换流设备的广泛应用，使得电力系统的污染问题变得十分严重，补偿电力系统谐波，改善电能质量成为迫切需要解决的问题。有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，其应用可以克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点，被公认为是综合治理“电网污染”最有效的手段。 目前，有源电力滤波器的主电路大多采用两电平变换器，适合于低压场合。在某些高压大功率应用场合，应用两电平变换器的有源电力滤波器已经不能满足人们对高压大功率的要求。在过去，研究者们进行了大量的研究和探索，认为多电平变换器就是其中一种具有代表性和较为理想的解决方案。多电平变换器已经成为电力电子学，尤其是高压大功率研究的热点。本文对现有多电平变换器的各种拓扑结构以及其控制策略进行了分类，并分析了它们各自的优缺点和应用场合，在此基础上选取了二极管箝位型三电平变换器作为APF的主电路。 单周控制法是一种非线性控制法，它通过控制开关占空比，使在每个周期内开关变量的平均值与控制参考信号相等或成一定比例，从而消除稳态和瞬态误差。单周控制法具有响应快、抗电源干扰和控制电路简单可靠等优点。本文介绍了单周控制法在单相有源电力滤波器中的应用，并对各种改进措施进行了探讨。 本文提出了一种单周控制的单相三电平有源电力滤波器，在分析其开关周期平均模型的基础上，建立其数学模型，推导出控制的关键方程，据此建立了单周控制三电平单相有源电力滤波器的电路模型，并详细分析了主电路的工作五种模式和单周控制器的工作过程。运用PSIM仿真软件对其进行了仿真研究，仿真和分析结果表明，基于单周控制的单相三电平有源电力滤波器能有效的补偿谐波和无功，控制电路简单，容易推广到工业和工程实际应用。