伴随着现代科学技术的发展和工业自动化的普及,用电户对电能质量要求越来越高,提高电能质量具有重要意义。危害电能质量最为普遍的是谐波污染,有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)就是解决这一问题的电能质量控制装置。电力系统的发展,增加了对经济、可靠的大容量APF的需要。本文研究和设计了一个二极管箝位三电平并联APF,重点阐述了该电能质量控制装置采用的双区域电流预测控制方法,以及APF各个模块功能和实现方法,在MATLAB/Simulink软件上搭建了装置模型并进行功能仿真,通过对主电路参数、模拟谐波发生器的辅助电路及基于数字信号处理(DSP)芯片电路的设计搭建了实验平台,验证了设计的可行性。在系统算法的研究方面,谐波电流的检测采用基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测算法。针对有源电力逆变器外环直流侧电压波动,采用常规PI控制算法。内环电流控制方法采用双区域电流预测控制方法,首先通过分析传统三电平空间矢量脉冲宽度调制;Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)算法的基础上,研究了一种简化的三电平SVPWM调制算法,该算法无需三角函数的计算,中点电位控制基本不增加算法的复杂度,大大减少DSP程序的运行时间；然后为了提高APF的补偿性能,在补偿电流误差较小(稳态)时,采用内环区域电流控制算法即简化三电平SVPWM调制算法,当补偿电流误差较大(暂态)时,采用外环区域电流控制,最大限度地减小误差；为了提高APF的实时性,最后在该算法中加入了简单预测控制。基于双区域预测控制算法搭建了三电平APF仿真模型并仿真,证明了该算法原理是正确的。硬件电路以数字信号控制芯片TMS320F2812为核心,外加驱动电路、电流传感器和电压传感器搭建而成,整个硬件电路采用模块化方式实现,致使整个电路调试方便、结构设计简单及设计成本低。