随着电力电子技术的快速发展,大量的电力电子装置已在电网中投运,然而这些电力电子装置往往是非线性的,因此给电网带来了谐波间谐波污染的问题。并联型有源电力滤波器(APF)是一种高效、稳定、灵活的提高电能质量的设备,已经得到了广泛的认可和应用。并联型APF控制策略的研究主要集中在目标电流检测和目标电流跟踪控制。现有的APF控制策略研究在目标电流检测环节中,考虑了时滞的影响,得到了对时滞相位进行预测补偿的目标电流,提高了APF的补偿精度。然而在目标电流跟踪控制环节中,采用了APF输出电流作为反馈状态量,而它是一个时滞量,现有的APF控制策略研究中忽略了目标电流跟踪控制环节中的时滞问题。现有的APF控制策略的研究中,能够综合考虑参数摄动和死区效应的影响,但是没有考虑目标电流跟踪控制环节中时滞问题与参数摄动和死区效应的相互影响,没有考虑传感器受随机干扰影响时对目标电流跟踪环节的影响,也没有考虑谐波间谐波统一补偿的问题。因此现有的APF还存在着以下问题：总体补偿效果仍不够理想,由本文第3章的分析可知这是因为APF输出电流的时滞以及APF系统的参数摄动严重地缩小了APF系统可稳定的控制器增益取值范围,使得死区效应造成的干扰出现了放大的现象,降低了APF的补偿精度；特别是当负载较轻时,APF输出电流变化较慢,反馈误差较小,控制器增益也较小,导致控制输出值很小,控制效果很差,甚至补偿后电网侧电流依然不能满足国标的要求,而配电网中使用的APF会面对多种负载情况,需要在多种负载情况下均能满足国标的要求；当传感器受随机干扰影响时,特别是APF输出电流直接作为反馈状态量受到随机干扰影响时会直接降低APF补偿精度；当负载电流同时包含谐波和间谐波电流时,会对现有的目标电流检测方法产生影响,间接降低了APF补偿精度。这些关键性问题的存在,阻碍了APF进一步的工程应用。为了便于说明,本文主要思路是先从仅补偿谐波电流的APF入手,综合考虑时滞、参数摄动、死区效应以及随机干扰对APF补偿精度的影响,提出改进的方法,并与现有的APF设计方法进行比较,并采用仿真与物理实验验证所提改进方法的正确性和有效性。然后将本文改进方法推广到谐波间谐波统一补偿的并联型APF。论文主要内容如下：综合考虑时滞、参数摄用、死区效应的影响,推导了并联型APF的误差控制系统模型(它是一个典型的不确定时滞系统),并采用时滞鲁棒H∞理论对其进行了分析。指出时滞和参数摄动大大地缩小了控制器增益的取值范围,使得APF渐近稳定性和干扰抑制性能不能兼顾,放大了死区效应造成的干扰,影响了APF补偿精度,这就是现有并联型APF补偿精度不够理想的原因。提出了包含预测控制(即改进型状态观测器)的并联型APF鲁棒H∞控制策略。首先,利用改进型状态观测器对状态变量APF输出电流进行预测,以消除控制器中的时滞,从而将APF误差控制系统化为无时滞表达式。在此基础上,分析了改进型状态观测器反馈误差矩阵取值与状态跟踪能力的关系。然后,针对包含预测控制的并联型APF系统采用鲁H∞控制理论设计了具有较好干扰抑制性能的鲁棒渐近稳定控制器。通过仿真实验验证了采用改进型状态观测器能够准确地预测APF输出电流的变化,采用包含预测控制的并联型APF鲁棒H∞控制策略明显地提高了APF的静态补偿精度,特别是对较轻负载的补偿精度和对较高频率谐波的补偿精度均有明显的提高。提出了包含预测控制、重复控制的并联型APF的Hoo控制策略,利用预测控制消除控制器中时滞,利用PI控制与重复控制的复合控制对参数摄动和死区效应中的周期性部分造成的周期性干扰效应进行估计,并在计算控制输出(即占空比)时将其引入以消除周期性干扰的影响。该方法克服了对于周期性的干扰采用鲁棒H∞控制往往需要取高控制增益有可能会造成控制输出过饱和(即占空比计算式超过1)甚至使系统不稳定。通过对比仿真验证了包含预测控制、重复控制的并联型APF的H∞控制策略的有效性,相比于包含预测控制的并联型APF鲁棒H∞控制策略,在同样的控制器增益下,采用复合控制方法的APF具有更好的静态补偿精度。在此基础上,分析了复合控制对APF动态性能的影响。分析了传感器受到随机干扰时,控制增益的选取与抑制随机干扰的关系,说明控制器增益的选择要综合考虑APF系统死区效应和传感器受到随机干扰的影响。研究了谐波间谐波统一补偿的并联型APF系统。由于间谐波负载中诸如交直交变频器实质上可以等效为一个电压源型负载,并不能直接采用并联型APF进行补偿,因此以交直交变频器为例,首先阐述了交直交变频器并联补偿系统可以实现需满足的条件。在满足该条件时,考虑到电力系统中的间谐波往往频率未知、幅值未知,重复控制周期难以设定,因此将包含预测控制的并联型APF鲁棒H∞控制策略推广到谐波间谐波统一补偿的并联型APF系统中,通过仿真验证确实对谐波间谐波均起到了较好的补偿效果。设计了以DSP28335为控制器核心的APF实验平台,对本文提出的APF误差系统控制模型和APF的多种控制策略进行了验证。证明了本文的理论分析和提出的改进控制策略的正确性和有效性。