随着国家节能减排战略的不断深入,电网谐波治理作为绿色能源的重要组成部分之一,近年来受到了广泛的关注。有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)是公认的治理电网谐波最有效的手段之一。在工业用户谐波治理方面,低压大容量APF将发挥重要作用。目前,我国APF研究和应用在单机容量、补偿精度和适应性等方面,与工业发达国家相比仍存在一定的差距。大容量APF由于补偿电流变化率大、功率器件开关频率低和应用环境恶劣等因素,增加了其设计难度。数字控制技术以其灵活性、可重复性和可靠性等优点,逐步取代模拟控制,并成为APF主流的控制技术。针对以上问题,本文以380V/400A三相三线APF装置研发为背景,就单机大容量APF的数字控制、高稳态精度补偿以及电网适应性等问题,进行了深入研究。首先,论文在三相三线APF数学模型的基础上,推导了其电流环和直流侧电压环的控制对象s域模型。对数字控制过程中相关环节,如抗混叠滤波、零阶保持以及滞后一拍对连续控制系统稳定性的影响进行了仔细分析和建模。为了消除这些数字化过程相关环节对系统稳定性的影响,对在s域设计的电流环和直流电压环控制器参数,在z域进行稳定性检查和进一步的控制器参数优化。分析了大容量APF启动过程中的直流侧电压冲击问题,并给出了冲击抑制的控制方法,样机实验验证了其有效性。其次,针对常规数字PI控制APF补偿精度不理想的问题,在其电流环控制中引入了基于内模原理的高稳态精度控制器,包括广义积分控制器(Generalized Integrators, GIs)和重复控制器(Repetitive Controllers, RCs)。分析和推导了GIs和RCs的稳定判据、控制性能及设计方法。并针对GIs和RCs控制精度对电网频率敏感的问题,提出了基于控制周期调节的频率自适应方法。实验结果表明GIs和RCs在电网频率偏移时均保持了额定电网频率时的高稳态控制精度。再次,针对APF灵活性和适应性问题,本文对APF选择性谐波补偿方法进行了研究。APF选择性谐波补偿功能可以通过指令检测和电流控制两种方式实现。在基于指令检测选择性谐波补偿方面,本文提出了一种基于GIs设计的带通滤波器谐波检测方法。实验结果显示该方法与传统迭代傅里叶变换(Recursive Discrete Fourier Transform, RDFT)和基于多谐波同步旋转变换(Multi-Harmonic Synchronous Rotating Frame, MHSRF)谐波检测方法相比,具有占用存储空间小和计算时间少的优势,为本额定补偿容量400A样机所采用。在电流控制选择性谐波补偿方面,本文提出了一种基于GIs控制器的基波与各次谐波独立控制方法,实验结果表明实现了选择性谐波补偿功能和较高稳态补偿精度。最后,针对传统的基于过零点检测锁相(Phase Locked-Loop, PLL)方法抗干扰能力差,无法胜任大容量APF工业应用现场恶劣电磁环境的问题。在分析了两种不同PLL振荡器调节机理基础上,本文推导了其相应的三相软件PLL算法的数学模型,即固定控制周期和控制周期调节三相PLL模型。并给出了基于极点配置的PI控制器参数设计方法。实验结果验证了数学模型的准确性。此外,针对三相电网电压相序问题,提出了一种基于同步旋转变换的相序识别方法,并在此基础上,实现了三相交流电相序自适应APF控制。