随着科技的发展,非线性负载在各行各业获得广泛应用。这些负载产生了大量的谐波,由此引发的电能质量问题引起了人们广泛的关注。为了解决电能质量问题,有源电力滤波器(APF)的相关概念被提出来。随着研究的深入,APF逐步成为了谐波治理,改善电能质量的主要手段,受到人们的大量青睐。在人们日常生活中广泛应用的三相四线制系统,普遍存在着谐波、零序电流冲击以及三相不平衡问题,所以探究相关的治理方案具有较强的实践意义。本文首先介绍了APF的研究背景和意义,之后详细论述了APF的工作原理以及结构组成,并针对三相四线制三电平拓扑结构进行了理论分析与数学建模,以此为基础进行了APF谐波提取算法和系统控制策略的分析与研究。对于谐波检测算法,本文在介绍了现有算法的基础上,详细阐述了基于瞬时无功功率理论的ip-iq算法,然后将其应用于APF指令电流提取中,并在MATLAB中搭建了相关的仿真模型进行验证。同时在分析了不同的控制策略之后,应用前馈通道、PI控制和重复控制等相关技术,建立了双闭环系统。电压外环使用PI控制策略对直流侧电压进行控制,而电流内环则采用“PI控制+嵌入式重复控制”的复合控制策略。此外本文还详细说明了控制系统中各参数的设计方法,分析了相应的频率特性和稳定性。根据以上研究,本文在MATLAB上搭建了三相四线制APF的仿真模型,分别对电流内环采用单PI控制系统和“PI+重复”控制系统进行了仿真验证,验证了复合控制系统具有更高的稳态精度和更好的动态性能。最后,本文搭建了相关的硬件实验平台,其中数字核心控制系统采用“DSP+FPGA”联合控制结构,保证了数字系统的快速检测计算与实时控制能力。最终结果说明,本文设计的APF系统具有较强的补偿性能,达到国家标准要求。