随着电力电子技术的不断发展,电网谐波问题日益突出,而有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)作为一种有效滤除谐波和补偿无功的装置受到越来越多的关注,其对电能质量的提高和电网的安全稳定运行具有重要的现实意义。工业的不断发展使得大容量APF的需求日益增加,模块化APF的出现有效解决了大容量装置带来的技术问题和对大容量滤波装置需求之间的矛盾。本文以模块化APF为研究对象,对其谐波检测、分流和限流保护策略、载波移相调制策略、参数选择及软硬件设计等关键技术问题进行了研究。本文首先介绍了两种常用的谐波检测方法,即基于同步旋转坐标的谐波检测和基于傅里叶变换的谐波检测,并对其优缺点进行了讨论。针对基于傅里叶变换的谐波检测方法,分析了离散傅里叶变换、快速傅里叶变换及滑窗迭代傅里叶变换三种算法在计算量和实现功能上的不同,得出滑窗迭代傅里叶变换算法具有计算量小、响应速度快等特点的结论。针对模块化APF的特点,分析了模块之间指令电流的分配原则,考虑系统运行的稳定性、安全性和系统冗余特性,设计了分流系数可更新的均流方案和限流、过流保护方案。为了减小APF的输出电流纹波,本文在模块化APF中应用了载波移相的思想,在低开关频率下实现了等效高开关频率的控制效果。首先采用二重傅里叶分析法比较了双极性调制和单极倍频调制输出电压谐波特性的差异,然后根据系统传递函数和模块电流叠加原理,用数学分析和仿真验证的方法比较了在两种调制方法中应用载波移相策略后总输出电流的谐波特性,理论和仿真结果均证明单极倍频载波移相调制可以更好的抵消开关次谐波,具有更优的调制性能。设计了模块化的有源电力滤波器系统,针对LCL型三相H全桥结构的APF主电路,给出了直流母线电容、滤波电感电容、阻尼电阻等参数的具体设计方法。根据系统数学模型,采用了基于前馈解耦的电流内环和基于两级控制的电压外环控制方案,利用仿真对所设计控制系统的静态稳定性和动态稳定性进行了验证。最后,给出了模块化APF系统的软硬件设计思路,并在实验样机上对以上理论分析进行了实验验证。