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三相六开关APF被认为是改善电能质量、抑制谐波最有效的设备，然而三相六开关APF长时间运行，其功率器件会存在可靠性问题。当三相六开关APF的某一个IGBT发生短路故障时，不仅无法保障滤波器的补偿效果，甚至将造成严重后果。三相四开关APF是三相六开关APF故障重构后的一种容错拓扑电路，而且由于减少了开关器件降低了有源滤波器成本具有重要的理论和实际应用价值。由于滤波器具有和机械系统相类似的欠驱动特性，因此，本文在充分考虑滤波器的欠驱动特性的基础上对三相四开关APF进行了控制器其设计以及拓扑的改进。主要内容包括：1)把复平面引入到李雅普诺夫稳定性定理，基于此在复平面中分析提出了一种应用于容错三相四开关APF的切换控制策略，并且设计了合理的直流侧电压满足误差电流可控的必要条件。考虑到直流侧电压比补偿电流变化缓慢，将整个控制系统分为电流内环和电压外环分别控制。在复平面中，与四种开关模态对应的四个基本电压矢量确定了四个误差电流变化率矢量。在电流内环首先判定误差电流矢量与每个误差电流变化率矢量间的夹角关系，然后根据夹角关系设计直流侧电压并求得切换规则。2)针对三相四开关APF直流侧电压过高的缺点，本文提出了一种新型的有源电力滤波器拓扑结构，三相四开关混合滤波器。由于拓扑结构的改变原来基于李雅普诺夫与空间矢量相结合的控制器设计变得困难，因此，基于李雅普诺夫的思想重新设计控制器。由调谐在7次的无源滤波器与小容量的三相四开关APF串联组成。该混合滤波器不仅克服了无源滤波器的缺点，而且结合了两种滤波器的优点，使得直流侧电压仅需要稳定在200V即可使得补偿电流稳定跟踪指令电流。3)以上算法首先得到了仿真验证，然后搭建了实验平台同样验证了控制算法在二级阻感负载情况下的稳态以及动态变化的补偿有效性。虽然与六开关APF相比较补偿效果有所降低，但是仍能满足IEEE Std519-1992标准。当六开关APF发生故障时，仍能补偿谐波而不是完全退出运行实现了容错的作用。