由于电力电子设备在煤矿供电网中的大量使用,造成了严重的电能质量问题,尤其是谐波污染问题,严重影响了煤矿供电网的安全。有源电力滤波器APF是目前能有效抑制和补偿谐波的常用措施之一。但随着电网电压等级的提高电力设备日益高压化大功率化,低压中小功率的APF已不能满足当代电力系统的需求,因此对适用于中高压大功率的级联多电平APF的研究具有重要的实际意义。本文主要研究适用于6KV煤矿供电系统的级联多电平APF,着重分析多电平的拓扑结构在有源电力滤波器应用中的优势和不足,提出一种适用于APF的级联多电平变流器结构。对该拓扑结构的容错技术进行研究,主要研究适用于拓扑结构的冗余容错技术,以及级联变流器出现故障的原因和故障处理方法。研究多电平的控制原理,并选择载波移相PWM作为该拓扑的基本控制方法。研究常用谐波检测算法,提出一种基于ip-iq的改进型谐波检测算法,该算法不需要锁相环电路,且具有精度高、实时性强、运算量小等特点。对级联多电平APF直流侧电容电压的控制方法进行研究,提出一种直流侧电容总电压的稳定控制和相内各电容电压的均衡控制控制策略。最后,设计级联多电平APF系统实验样机。仿真实验证明,本文所提出的电网谐波检测算法、多电平变流器拓扑结构及其控制算法能够应用于电力系统谐波补偿,具有一定的现实和工程实现意义。