谐波的危害已得到了人们越来越多的认识和重视。在电网谐波污染越来越严重、用户对电能质量要求越来越高的背景下,利用有源电力滤波器(APF)这种先进的动态补偿装置对谐波污染严重的厂矿企业配电网进行电能质量的综合治理必将会带来显著的经济效益和社会效益。本论文围绕厂矿企业变电站的谐波抑制和大容量无功补偿混合治理问题进行了深入的研究。以江西某铜箔厂110kV变电站10kV配网的谐波治理和无功补偿问题为依托,提出了一种新型的大功率并联混合注入式有源电力滤波器HSHIAPF,着重讨论了其拓扑结构、工作原理、滤波性能、谐波检测、电流跟踪控制和综合设计等问题,并在理论研究基础上提出了基于HSHIAPF的谐波分析与治理一体化系统实现方案,最后在现场进行了HSHIAPF装置的投运,形成了较为完善的厂矿企业变电站谐波治理理论和技术方案,取得了令人满意的效果,为企业创造了良好的经济与社会效益。基于厂矿企业变电站的谐波治理背景,在HSHIAPF的设计过程中,将HSHIAPF的有源部分与基波串联谐振支路并联,再与注入支路串联形成一个整体,最后与单调谐无源滤波支路并联接入电网。由于基波串联谐振支路和注入支路的作用,有源部分承受的基波电压非常小,也几乎没有基波电流流入,其容量可以大大降低,适合于高压大容量系统的应用,初期投资也较小,其无源部分还可以承担一定的无功补偿任务。本论文同时还建立了HSHIAPF的控制原理方程,并选择了根据负载谐波电流来控制逆变器输出电压的控制策略。通过对HSHIAPF在负载谐波电流波动、电源谐波电压波动、电网阻抗波动以及电网频率波动这四种因素作用下的补偿特性和谐振抑制能力进行详细分析,证明了HSHIAPF具有很好的补偿性能。综合HSHIAPF对于谐波电流参考信号获取过程实时性、准确性的要求以及控制器部分需要谐波电流检测算法容易实现、计算量小的特点,本论文提出了一种基于离散傅立叶变换(DFT)的滑窗迭代电流检测算法。该算法利用将DFT看作一种FIR带通滤波器的思想,根据基波和谐波分次检测的需要,将FIR带通滤波器的中心频率设为相应的基波或谐波频率,采用长度为周期采样次数的滑动窗去迭代计算该带通滤波器的各项系数,不仅在基波电流和谐波电流突变的情况下能迅速、准确的求出其中的待检测成分,而且还能应用于单次谐波的快速分频检测。同时,该算法的软件实现十分方便,计算量很小,适用范围也较广,利用DSP和高速接口器件可以获得很高的检测精度,从而实现检测精度和动态响应速度的一致性。针对HSHIAPF的控制问题,本论文首先建立了HSHIAPF的系统模型。由于HSHIAPF的电压型逆变器在本质上是一个天然的变结构系统,因此在HSHIAPF的控制中应用滑模变结构控制有着非常明显的优势。同时,针对控制参考信号为周期量这一特征,采用递推积分PI控制算法可以实现对周期信号的无差跟踪。所以,结合传统滑模变结构控制算法快速性好和递推积分PI控制算法无稳态误差的优点,本论文提出了一种基于递推积分PI的离散滑模变结构控制算法,将递推积分PI控制算法计算出来的控制量作为滑模变结构控制率中的等效控制,使得控制器具有切换边带两侧以及边带内部的三种变化状态,既克服了滑模变结构控制有差调节、电流开关毛刺较大等不足,也避免了递推积分PI控制稳态到达时间较长的缺点,从而兼顾了动态性能和控制精度的统一,而且逆变器开关毛刺也易于被输出滤波器抑制。本论文从HSHIAPF的最佳滤波效果和最小经济成本两个角度出发,从主电路各组成部分的参数设计、设备选取、工程应用等方面对采用注入式结构的HSHIAPF进行了综合研究,构建了一整套完善的HSHIAPF优化设计方法,并以计算机仿真实验为基础,证明了HSHIAPF优化设计结果对于现场工况的可行性和有效性。为了更好的实现HSHIAPF的工程应用,本论文还提出了基于HSHIAPF的谐波分析与治理一体化系统的技术与实现方案,使得整个一体化系统不仅具有很强的动态谐波治理能力和大容量的无功静补能力,逆变器容量小,性价比高;同时还具备齐全的谐波分析、人机交互以及谐波信息集成和共享功能,能够为厂矿企业电力系统的运行、管理提供必要的、可靠的信息来源,也能为上级电力部门提供真实的电能质量数据,非常适合厂矿企业变电站谐波治理工程的应用需要。本论文最后研制了HSHIAPF工业应用装置,完成了整个一体化系统软、硬件和网络设备的调试,并在实地进行了投运,取得了良好的应用效果,在根本上实现了一个基于分层分布式结构的电网谐波监测、分析与治理综合系统,为推进大功率APF在我国的实用化进程提供了有益的参考和借鉴。