为解决现有APF在电网谐波补偿中存在的检测方法复杂难以实现、系统可补偿电压等级低等问题,本文对谐波检测算法、APF系统拓扑及其控制策略进行了研究。本文着重分析了两电平和多电平的拓扑结构在有源电力滤波器应用中的优势和不足,并将二者结合提出了一种组合式多电平变流器结构。研究了多电平的控制原理,并选择载波移相SPWM作为新多电平拓扑的基本控制方法。分析了载波移相SPWM技术对新的拓扑结构的控制特点,并建立了新拓扑结构输出电压的数学模型。研究了常用谐波检测算法,提出了基于三角函数正交基的谐波检测算法,该算法不需要数字低通滤波器和锁相环电路,且具有精度高、实时性强、运算量小等特点。研究了多电平式APF直流侧电容电压的控制方法,并根据本文的组合多电平式APF拓扑,提出了一种以双电压环为核心的直流侧电容电压平衡控制策略。最后结合导师的项目,设计了组合多电平式APF系统。仿真实验证明,本文所提出的电网谐波检测算法、多电平变流器拓扑结构及其控制算法能够应用于电力系统谐波补偿,具有一定的现实和工程实现意义。