当前大功率非线性负荷的广泛应用使得电能质量问题日益突出,有源电力滤波器技术作为抑制电网谐波、改善电能质量最为有效的方法已成为相关领域的研究热点。现有的有源电力滤波器拓扑结构大多建立在三相a-b-c坐标系下,普遍存在因控制向量维数低于输出向量维数而导致系统难以实现精确解耦控制的问题,同时也不利于克服主电路非线性特征以及未建模动态行为对控制策略的影响。本文从结合控制策略的思路出发,构造了一种新型的两相α-β坐标系下有源电力滤波器拓扑结构,对这种新型拓扑结构的性能品质、检测算法以及控制方法等各方面内容进行了全面深入的探讨,并开展了一系列实验研究,最终形成了该新型拓扑结构有源电力滤波器的一整套基本理论框架。主要研究要点如下：1.α-β坐标系下有源电力滤波器拓扑结构研究利用三相静止a-b-c坐标系到两相静止α-β坐标系的等效变换原理,推导出三相电流源模型的两相坐标系表达形式,籍此构造一种新型的两相α-β坐标系下有源电力滤波器拓扑结构。这种新型结构采用两组单相逆变器作为有源电力滤波器的主电路,控制量的计算直接在α-β坐标系下进行,控制量的计算结果直接作用于两单相逆变器组,通过特殊连接的变压器实现两相电流注入三相电力系统进行补偿。在这种新型结构中引入多电平技术,以满足实际应用中高电压、大功率的需求。仿真结果证实该新型结构可行且补偿效果良好；在多电平结构中,较低的开关频率也能保证较好的补偿效果。2.α-β坐标系下有源电力滤波器性能品质研究考虑到通常情况下作为有源电力滤波器主电路的逆变器中具有较强非线性特征的死区效应并未在控制量计算中得以体现。选择死区效应作为研究对象,将两相α-β坐标系下新型有源电力滤波器拓扑结构与三相a-b-c坐标系下传统有源电力滤波器拓扑结构进行对比,得出新型拓扑结构系统性能优于传统拓扑结构,有助于克服控制算法中坐标变换对具有非线性特征的电力电子系统存在的不适应问题的结论。在研究过程中,提出了一种不需要依赖检测环节的死区迭代算法。该方法源于压缩映射原理,通过频域和时域的相互转换,以基频周期为一次计算过程,重复迭代,直到算法收敛即可得到由死区引起的误差情况。实际算例表明,该算法运算速度快,收敛效果好,输出结果正确。3.α-β坐标系下有源电力滤波器检测算法研究讨论了一类基于离散傅立叶变换的滑动窗口电量检测递推算法,该类算法避免了复杂的坐标变换,特别适合α-β坐标系下有源电力滤波器结构。通过分析得出被测信号频率小幅度偏移对幅值的检测影响不大,对相位的检测影响非常严重的结论,推荐使用锁相环电路。提出该检测算法实质上等同于FIR带通滤波器的思想,通过对相应系统函数的频域性能分析,从理论上验证了该类算法的有效性。计算结果进一步证明,该类检测算法完全能满足有源电力滤波器对电量实时、准确检测的要求。4.α-β坐标系下有源电力滤波器控制方法研究根据α-β坐标系下有源电力滤波器控制策略直接针对单相逆变器实施的特点,以及稳态情况下电力系统中绝大多数电信号可以看作是周期性重复信号的实际情况。在深入理解原有重复学习Boost变换控制方法的基础上,提出了一种改进型重复学习Boost变换控制方法。在该方法中,通过修改传统重复控制的内模结构,实现将控制延迟时间缩短到半个周期。理论分析和仿真结果均表明,这种改进型重复学习Boost变换控制方法具有鲁棒性好、跟踪速度快、稳态误差小等优点。5.αα-p坐标系下有源电力滤波器物理实验研究简要介绍了以αα-p坐标系下有源电力滤波器拓扑结构为对象研制的一套实验装置,针对变换变压器的复杂变比采取了一种近似处理的做法,并提出可将由此带来的误差看作是系统不确定性周期干扰的一部分的观点。对采用改进型重复学习Boost变换控制方法的一套基于DSP+FPGA模式的控制系统,从剖析系统性能入手,给出了一套充分考虑DSP和FPGA各自优点的整体控制方案。在此基础上开展实验研究,实验结果进一步验证了本文前述章节相关研究内容的正确性。电力企业及电力用户对高质量电能的需求,促使有源电力滤波器的使用成为一种趋势。本文研究的这种新型有源电力滤波器,在掌握其实现的关键技术前提下,必将在电力系统中拥有广阔的应用前景。