随着电力系统负载的日益复杂,非线性负载作为一种谐波源,给电能质量带来了严重威胁,严重影响了电力系统的供电稳定性。有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)由于其良好的动态特性和对不同次数谐波的适应性,广泛应用于电力系统电能质量的治理。传统的有源电力滤波器主电路采用两电平的三相变流器,随着现代电力系统电压等级和容量的增大,有源电力滤波器主电路采用两电平变流器不能满足谐波治理的要求,三电平变流器作为有源电力滤波器的主电路实现提高补偿容量的要求,但三电平变流器的功率器件数量比两电平变流器多一倍,功率器件发生故障的概率更大,影响到系统的正常运行。本文首先分析了三电平有源电力滤波器的原理,分析了主电路T型三电平逆变器的工作原理。对三电平有源电力滤波器的控制方法进行了研究,检测谐波的方法应用了ip、iq运算方式。对于指令电流的跟踪方法,对比分析了传统的三电平滞环控制和基于空间电压矢量的滞环控制,基于空间电压矢量的滞环控制通过区域判断选择出最优的输出电压矢量,控制输出电流的误差在允许范围以内,此方法能有效的消除相间的影响,在较低的开关频率下保证电流跟踪的准确性,通过对比仿真分析也验证基于空间电压矢量的滞环控制优越性。针对三电平有源电力滤波器的故障,研究了主电路T型三电平变流器不同功率器件发生开路故障时的故障特征,将功率器件的故障类型分为水平桥臂故障和垂直桥臂故障。将混杂理论应用到变流器的故障诊断中,建立正常的模型和不同功率器件发生开路故障时的故障模型,根据模型预测输出和实际输出生成的残差实现故障器件的定位。通过仿真验证了方法的有效性。基于SVPWM控制方法,根据不同功率器件故障后空间电压矢量图中基本矢量的变化,提出两种容错控制的方法,对垂直桥臂的功率器件开路故障采用基于硬件拓扑重构的容错控制方法。对水平桥臂的功率器件开路故障采用基于矢量冗余的容错控制方法,失效的基本电压矢量可由冗余矢量替换,或可由相邻的基本矢量等效合成。最后通过仿真验证了这两种方法的容错效果。