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现代交流电力系统中,有源滤波器(APF)已经成为了电能质量改善的重要设备。传统APF采用逆变拓扑,直流侧需要由大容量电解电容器组成的直流储能装置,体积大,成本高,寿命短且可靠性差。为解决这一问题,本文研究了基于交-交变换技术的有源滤波器。首先,介绍了可以控制交-交变换器产生奇次谐波补偿电流的虚拟正交源理论与偶次谐波调制(EHM)技术,分析了Buck、Boost以及Buck-Boost型交-交变换器输出侧分别接电阻、电感和电容时的谐波补偿机理,综合考虑控制难度及补偿效果等因素,选择了输出端接电容的Buck型交-交变换器作为主电路,将其应用于APF中。其次,详细研究了单相交-交型APF的原理、特性以及实现方法。分析了交-交型APF的工作模态,推导了其生成的补偿电流的公式,建立了其无功补偿时的小信号模型并进行控制器设计与Matlab仿真验证。采用傅里叶级数法和Matlab中数据拟合工具箱cftool计算并推导出补偿电流中各奇次谐波分量与占空比中各偶次调制波之间的频率、数量对应关系,针对EHM耦合问题提出了一种单相解耦调制策略,设计出了单相无功和谐波综合补偿方案,并通过Matlab仿真进行验证。然后,详细研究了三相交-交型APF的原理、特性以及实现方法。介绍了其系统结构,推导了其数学模型,研究了其补偿特性,分析了三相EHM耦合问题,提出了一种适用于三相三线制系统的解耦调制策略。基于此,设计出了三相综合补偿控制方案,并通过Matlab仿真进行验证。最后,研制了一台单相交-交型APF的原理样机,进行了各主电路元件的参数计算与选型,完成了外围硬件电路的设计以及基于DSP芯片TMS320F28335的软件设计。实验结果表明,单相交-交型APF具有良好的无功和谐波综合补偿效果。