有源电力滤波器(APF)作为一种可以同时动态补偿电网无功功率和谐波功率的电力电子装置,由于配置灵活、损耗低、体积小等诸多优点被广泛应用于亟需对电能质量进行改善治理的场合。APF本质上属于并网逆变器,相当于电流源型输出的变换器,相比于一般的并网逆变器,APF除了需要对基波电流进行跟踪控制之外,增加了谐波控制环,因此其控制器的设计以及稳定性方面与一般的并网逆变器存在差异。APF在负载运行工况改变的情况下,可以动态地调整其输出,保证既不欠补偿,也不会过补偿。当负载过重,需要补偿的功率超过APF自身额定输出时,需要对APF的输出进行限幅,保证装置容量最大化运行的同时,确保可靠稳定运行。微电网结构是当今优化能源供给的一种有效方式,而微电网中也存在着与大电网中如功率因数偏低、谐波过大等电能质量问题,采用APF进行微电网中的电能质量治理也已成为主流方式,但由于微电网的电网内阻抗过大的原因,会影响APF的补偿性能,甚至不能稳定工作。首先,对APF装置的数学模型进行推导,基于瞬时功率平衡方法,得到有功电流到直流母线电压的传递函数,以此为基础设计电压外环控制器。设计PI和重复并联结构的电流内环控制器,并对复合控制器的稳定性进行了分析研究。其次,对APF的最大补偿能力进行了理论计算,在APF容量受限的情况下,提出基于二阶广义积分和递归式离散傅里叶变换的自适应谐波电流补偿方法,保证装置安全稳定运行的同时充分发挥容量的利用率。最后,对APF在微电网中运行的稳定性问题进行了研究,建立了APF在有无阻尼的输出导纳矩阵模型和加入重复控制器后对APF输出导纳的影响,并借助于广义奈奎斯特稳定性判据对APF-弱电网的系统稳定性进行了研究。