电力电子装置在电网中广泛应用的同时,也给电网带来了严重的谐波污染问题。LCL型有源电力滤波器(APF)作为谐波治理设备,具有体积小、滤波性能好的特点,而弱电网下LCL型APF的输出电流会发生振荡,影响谐波电流补偿效果。本文主要研究基于氮化镓(GaN)器件的LCL型APF及其在弱电网下的稳定性增强控制策略。首先,根据所设计的APF装置的额定容量和开关频率,考虑到开关管纹波电流、滤波电容无功功率、LCL谐振频率、谐波电流补偿速度、直流电压波动等指标要求,设计了LCL滤波器及直流支撑电容器参数。其次,建立了数字控制下LCL型APF的离散域及连续域数学模型,导出了系统的环路传递函数,分析了弱电网下电网电压前馈控制的优缺点,指出了等效谐振频率快速下降及幅频穿越频率过高是电网电压直接比例前馈时系统稳定裕度小的主要原因,提出了一种在电网电压前馈通道引入滞后选频环节的稳定性增强策略。滞后选频环节可衰减中高频段的电压前馈作用,增强了弱电网下系统稳定性。最后,采用带通滤波前馈策略最大程度提高了重复控制下LCL型APF对弱电网的适应性。仿真结果验证了在电网电压前馈通道引入滞后选频环节对增强弱电网下系统稳定性的有效性。采用高频氮化镓(GaN)器件开发了2.2kVA/220V单相LCL型APF实验样机,分析了GaN器件的驱动特性,开展了相关性能实验。实验结果验证了改进电网电压前馈策略和电流重复控制策略下LCL型APF在弱电网下的良好补偿性能。