钢铁、电力系统行业一直是一个国家国民经济的主动脉和能源支柱。近些年来,随着政府对于环境污染治理的高度重视,排污较为严重的中频炉等传统的炼钢工艺正在加速被淘汰,这在一定程度上促进了以高效、清洁的电能为主要热源的电弧炉炼钢工艺的高速发展。然而作为一种具有三相不对称、非线性特性、波动性较大的典型大功率冲击性负荷,电弧炉在投入电网运行后会引起严重的电能质量问题。因此,分析研究电弧炉所引起的电网电能质量问题,优化谐波无功等电能质量问题的治理,提高电网的电能质量及电弧炉负载的运行效率已迫在眉睫。本文在分析电弧炉钢铁冶炼流程的工作原理及冶炼特点的基础上,以能量守恒关系为原则建立交流电弧数学模型,并将电弧数学模型应用于电弧炉电气系统模型中来分析电能质量。同时构造了一种并联型有源电力滤波器的模糊-PI复合控制器,并设计了一种混合补偿优化协同配置的控制策略来改善、治理电能质量问题。主要完成以下工作:(1)建立了电弧数学模型,估算了模型相关参数以及仿真验证了模型的有效性。以电弧炉影响电能质量最严重的熔化期为例,将建立的电弧模型应用于电气系统模型中,并以某钢铁冶金企业一台100t的电弧炉为基础分析了电网谐波畸变、三相系统不平衡等电能质量问题。(2)综合应用模糊控制与传统PI控制的优点,构造了一种并联型有源电力滤波器的模糊-PI复合控制器,仿真分析了此复合控制器在电能质量问题上的改善效果。(3)综合应用并联型有源电力滤波器和静止无功发生器的优点,设计了一种混合补偿优化协同配置的控制策略,仿真分析并比较了此控制策略在改善电网谐波无功问题方面的优势。仿真结果表明:本文建立的电弧数学模型是有效模型,设计的混合补偿优化协同配置的控制策略具有较好的改善电能质量的能力。