在治理电力系统谐波污染方面，利用有源电力滤波器对电力系统进行无功和谐波补偿成为人们解决电能污染的首选方案。目前，有源电力滤波器在低压配电等级的供电网络中已经得到了较多的应用，并对电力系统中谐波治理和无功补偿发挥了重要作用。然而有源电力滤波器在高电压，大功率场合的应用仍然尚未成熟，主要是因为两方面的因素：一、大功率半导体开关器件工作频率较低，PWM等优秀调制技术无法在这些设备上应用；二、功率半导体器件的耐压能力，限制了有源电力滤波器在高电压等级的应用。若将有源电力滤波器应用于高电压、大功率场合，首先应解决上述两个问题。为了解决功率与开关频率、应用场合与电力电子开关器件耐压能力之间的矛盾，在先下阶段的功率器件水平客观限制下，主电路拓扑结构及其控制方法则成为人们不约而同的策略选择。正是基于此，本文就对基于级联多电平逆变的有源电力滤波器进行了一些研究工作。本文首先对有源电力滤波器和多电平技术的发展进行了系统介绍。详细说明了级联H桥逆变结构的工作原理。并对级联H桥结构逆变器的调制方式载波移相技术（CPS-SPWM）进行了探索研究，通过实验分析了两种移相方式在不同组数逆变单元级联情况下的等效关系。本文还对级联APF进行了参数设计的依据和方法进行了分析探讨，并在MATLAB/Simulink仿真平台上搭建了级联APF仿真模型，对级联有源电力滤波器的电流输出和滤波效果进行了仿真验证。同时，本文还构建了基于状态空间平均法的有源电力滤波器的数学模型。本文还从谐波补偿和直流测电压控制两方面指出了级联APF区别于基于三相全桥APF的参考电流的生成方式。直流侧电压稳定和各逆变模块间的直流电压均衡问题，是级联有源电力滤波器的关键问题。本文首先从直流侧与交流侧能量交换的角度对直流电压的波动和不稳定现象进行了理论分析。同时，还设计了有源电力滤波器直流侧母线电压稳定性控的基本方法，和一种新的各逆变模块间直流电压平衡控制策略。并对上述两种控制过程通过建立虚拟正交坐标进行了理论推导和证明。