随着现代工业飞速发展,越来越多的整流装置被运用到工矿企业中,这些整流装置会带来谐波畸变率大、功率因数低等电能质量问题,严重影响电网的正常运行。近年来,由于高频开关电源具有体积小、重量轻、效率高以及冲击电流小等优点,逐渐成为工矿企业的主要整流装置。但是由于高频开关电源是由许多非线性器件组成,会产生丰富的谐波电流,因此,也需要进行谐波治理。本文针对高频开关电源谐波和无功电流治理的主要措施一有源电力滤波器(Active Power Filter--APF)的谐波及无功电流检测、谐波电流控制策略、直流侧电压控制、系统研制等方面进行详细分析,同时结合工程实例,对合肥铜材铜冠有限公司的主要整流装置--高频开关电源进行谐波及无功电流含量的分析,提出在低压400V侧采用APF进行谐波治理与无功补偿,并且通过对APF装置的研制和工程应用,对投入APF所带来的经济、社会效益进行详细说明。本文首先对谐波及无功电流的检测问题进行详细分析,对比目前使用较多的基于瞬时无功功率理论的ip、iq和p、q谐波电流检测方法的优缺点,并针对这两种方法的不足,提出一种改进的ip、iq检测方法以实现对谐波电流的检测。此外,文章对传统低通滤波器进行分析,并对其进行优化,得到一种滤波效果好、易于实现的新型滤波器结构。最后使用PSIM6.0仿真软件对改进的ip、iq谐波电流检测方法以及优化后的数字低通滤波器进行仿真验证,仿真结果表明文章所采用的检测方法和滤波器结构能够有效地解决检测精度和实时性的问题。接下来,文章对几种常用的谐波电流跟踪控制策略进行总结,对比指出三角波比较控制策略相对于其他控制策略的优越性,并根据实际采用三角波比较控制策略。并且使用了基于模糊PI的控制方法,实现了模糊控制和传统的PI控制的有机结合,使APF具有快速的动态响应速度和稳定的滤波效果,从而进一步完善和提高了APF的控制性能。在直流侧电压控制方面,文章从电网、电感和电容能量的交换、谐波是否做功等方面出发进行深入讨论,并通过仿真对这些问题进行详细说明。仿真结果证明文章所使用直流侧电压控制策略的正确性。为了进一步验证文章所采用检测方法及控制策略的正确性,文章搭建了整个谐波和无功电流治理系统的仿真模型,仿真结果说明本文所采用检测方法及控制策略能准确实时地检测出谐波及基波无功电流、维持直流侧电压稳定、有效降低电网谐波畸变率、提高功率因数,达到谐波治理与无功补偿的要求。在分析检测方法及控制策略之外,本文对整个有源电力滤波器装置的设计进行了研究,从主电路设计、数字控制系统设计以及电磁干扰等问题入手,详细阐述了包括电压型有源逆变器、直流侧电容、输出平波电抗器和功率模块散热在内的主电路设计原理和方法,深入分析了电磁干扰产生原因,提出了电磁干扰解决办法,并付诸实施。文章最后结合合肥铜材铜冠有限公司谐波治理与无功补偿一期项目,以谐波治理及无功补偿为目的,通过实际的工程应用,说明采用有源电力滤波器进行谐波治理和无功补偿能够带来良好的经济以及社会效益。