随着变频器和软启动器等非线性设备在矿井电网中的广泛应用,引入了大量的谐波和无功电流,造成矿井供电电网的电流波形畸变,为井下装置的安全稳定运行带来隐患。所以,改善煤矿电力系统供电质量非常重要。混合型有源滤波器(hybrid active power filter,HAPF)是中高压配电系统领域中有效抑制谐波和无功补偿的新型装置。本文针对无变压器型并联混合有源电力滤波器(transformerless shunt hybrid active power filter,TLS-HAPF)拓扑结构,建立相应的数学模型,研究了传统控制策略、快速重复控制方法以及滑模变结构控制方法,通过仿真和实验验证了有效性。具体研究内容包括:阐述了煤矿供电系统中主要的谐波负载,明确谐波对矿井电网的危害,接着根据矿井供电系统目前的谐波抑制现状,从拓扑分类、谐波检测方法和电流追踪控制技术三方面分析了有源滤波器(active power filter,APF)的研究现状和发展趋势,制定本课题研究目标。介绍了TLS-HAPF系统结构和补偿谐波原理,详细分析了滤波特性,设计了主电路参数,选取系统控制变量并推导电路方程,通过理论证明了TLS-HAPF系统具有优异的谐波抑制能力,建立了相应的数学模型,为控制器的设计打下基础。研究了TLS-HAPF电流控制策略,就传统PI控制稳态精度补偿不足的问题,详细阐述了重复控制(repetitive control,RC)策略原理及各个结构的功能,指出其固有周期延迟环节会增加动态响应时间。针对PI控制稳态精度差以及传统重复控制动态响应速度慢的问题,本文采用复合控制策略,包括PI与RC。详细设计了复合控制器参数并且分析了系统的稳定性。仿真和实验结果表明复合控制器能够初步提高系统动态响应速度。为了实现快速补偿,针对复合控制策略动态响应速度需要进一步提高的问题,本文根据TLS-HAPF需要补偿的谐波特性,提出了快速重复控制策略。通过理论分析、仿真和实验验证可知,改进型复合控制方法改善网侧电流的正弦化程度,兼备良好的稳态精度和优异的动态性能。叙述了滑模变结构控制(sliding mode control,SMC)基本原理及其成立需要满足的条件,推倒了系统在到达与滑动两个阶段的动态品质影响因素。在等效控制方法下,选取了补偿电流、电容电压以及直流侧电压误差作为系统状态变量,基于指数趋近率设计SMC,选择了控制器参数,并且分析了系统的稳定性,通过仿真结果可知,SMC虽然具有优异的快速响应能力和良好的鲁棒性。根据TLS-HAPF实验系统平台的接线图,完成试验平台的搭建,并且依次阐述了软件系统的设计过程。以TLS-HAPF系统为基础,依次完成启动实验、稳态实验与动态实验。