随着大量非线性负载的使用,向电网注入了大量的谐波,三相四线制公用电网的谐波污染问题越来越不可忽视。三相四线制三电平有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)具有响应速度快、实时性高等优点,能够有效地补偿负载产生的谐波电流,是理想的电网谐波治理方案。本文以三相四线制中点箝位(Neutral-Point Clamped,NPC)型三电平三桥臂结构为拓扑,针对三相四线制三电平APF的控制算法开展了以下几个方面的研究:1.对NPC型三电平三桥臂拓扑的工作原理进行分析,以单个桥臂为例分析NPC型三电平三桥臂APF的各种开关状态和中线电流对直流侧电容电压的影响,并推导了三相四线制NPC型三电平三桥臂APF的数学模型。2.对APF电流控制策略进行了研究。首先分析了基于PI调节器的电流控制环跟踪补偿谐波电流指令能力不足的问题。然后,在电流控制环中引入了重复控制器,构建了以重复控制器为外环、PI调节器为内环的双环电流控制系统。详细地给出了重复控制器的设计方法,理论分析了双环电流控制系统在稳态方面表现出的优越性。3.对APF直流侧电容的总电压和电压差进行了分析,设计了高效的稳压和均压控制方法以满足负载切换时直流侧电容电压的稳定。并对提升直流母线电压的方法进行了分析和研究,设计了一种简单实用的直流母线电压软启动方法以保证设备在启动过程中直流电容电压可以平稳地上升到预值,且整个过程中无过压、过流现象。4.分析了APF功率损耗与直流母线电压、APF补偿效果与调制比的关系。通过分析得到电网电压的波动和负载谐波的变化都可以由三相最大调制比来反映,提出了一种通过三相最大调制比来计算直流母线电压给定值的方法,以达到APF补偿效果和功率损耗的综合优化。