随着电力电子设备的大量使用,公用电网受到严重的污染,影响电力系统的可靠运行。有源电力滤波器(APF)作为一种新型的电能质量综合补偿装置,具有补偿精度高、响应速度快、补偿方式灵活、不易与电网阻抗发生谐振等优点,既能对谐波、无功及负序电流综合补偿,又可以根据现场补偿需求选择性地对上述成分进行补偿。然而,APF在实际应用中仍存在一些问题,比如工况较复杂时如何精确地检测补偿成分的参考信号;控制策略对计算延时和控制延时的适应性;直流侧电压软启动建压与补偿过程中的稳压控制;输出无源滤波器的参数设计缺乏系统的理论依据。针对上述问题,本文以选择性补偿为基础对APF的关键技术进行研究。具体内容包括如下的几个方面:为满足复杂工况下基波正、负序电流以及基波正序有功、无功分量精确检测的需要,提出一种基于参考相位的改进型DFT算法,实现αβ轴系下基波电压、电流及其正交量的重构。利用瞬时对称分量变换分别提取电网基波电压和负载基波电流的正、负序分量,根据瞬时无功功率理论实现负载基波正序电流中的有功和无功分量分离。考虑到电网的频率存在波动,利用等角度间隔采样原理在线跟踪频率变化。相比于传统的dq检测法,该方法无需使用硬件锁相环和低通滤波器,可实时准确地获取基波正序有功、无功电流以及基波负序电流。考虑到选择性谐波补偿需求,将频率自适应锁相环应用于滑窗迭代DFT,实现指定次谐波频率自适应检测,为APF的选择性补偿提供精确的参考信号。传统的全补偿技术没有解决APF带宽受限问题,且无法对补偿成分准确限幅;另外,检测和计算延时限制了PWM控制的最大占空比,滞后一拍控制方式是消除占空比受限的有效手段,但却增大了控制延时。针对这两个问题,提出一种基于动态预测算法的选择性补偿策略,解决滞后一拍控制引起的延时问题,同时增强了 APF补偿的灵活性。该策略首先对指定次谐波、无功及负序电流的下一拍参考值进行预测,并利用误差修正机制提高预测精度;接着按无差拍控制模型计算出逆变器输出电压矢量的参考值;采用空间矢量脉宽调制方式发出PWM波,驱动功率器件而输出补偿电流。从能量守恒的角度分析了直流侧电压波动的机理,定性地研究引起直流侧电压波动的原因;在此基础上获得电压环控制对象的近似模型,利用SISO Design Tool设计器对PI参数进行优化设计。考虑到直流侧电压建压过程存在的冲击性问题,提出一种改进型软启动控制方法,该方法在PWM泵升阶段继续启用预充电阶段的限流电阻,相当于对控制对象进行改造,使系统响应的动态性能获得改善,实现平稳建压。开关噪声滤波器通常选用LCL型滤波器,其参数设计比较复杂,需要考虑诸如电感最小化、电感电容匹配、补偿稳定性与快速性协调及阻尼损耗等因素。本文提出一种新型的参数设计方法,首先分析LCL滤波器的频率特性,按照低频特性设计总电感值;其次根据高频分流效果和弱化无功电流的原则计算滤波电容值;最后以LCL谐振频率为参变量,利用仿真工具选取逆变器侧和网侧电感值。