作為電力有源濾波器裝置，其基本原理是檢測(cè)負(fù)載諧波，注入反相諧波，以諧波的相互抵消達(dá)到濾波的目的。一般的有源電力濾波器是一個(gè)電流模式控制的電壓源逆變器。輸出電流是通過(guò)逆變器輸出的電壓作用在輸出電感上產(chǎn)生的。逆變器采用脈沖寬度調(diào)制，根據(jù)電工的基本原理，紋波電流決定于開(kāi)關(guān)頻率、直流母線電壓、輸出電感的大小，與電流環(huán)的控制無(wú)關(guān)。開(kāi)關(guān)頻率越高紋波電流越小、直流母線電壓越高，紋波電流越大；輸出電感越大，紋波電流越小。
而逆變器期望的輸出電流是由電流環(huán)所控制。有源電力濾波器輸出諧波電流，如果按基波50Hz，補(bǔ)償50次諧波計(jì)算，*高諧波頻率將達(dá)到2.5kHz。有源電力濾波器對(duì)電流響應(yīng)速度有很高的要求。電流響應(yīng)速度與直流母線電壓和輸出電感大小有關(guān)。直流母線電壓越高，電流響應(yīng)越快；輸出電感越大，電流響應(yīng)越慢。我們期望輸出紋波電流越小越好，電流響應(yīng)速度越快越好，這是一對(duì)矛盾。
從上述分析可以看出，兩電平有源電力濾波器解決這個(gè)矛盾的辦法只能是提高開(kāi)關(guān)。在某些廠家的兩電平有源電力濾波器產(chǎn)品的開(kāi)關(guān)頻率已經(jīng)達(dá)到20kHz。但是，開(kāi)關(guān)頻率的提高帶來(lái)的是更高的開(kāi)關(guān)損耗以及驅(qū)動(dòng)損耗，有源電力濾波器的單機(jī)容量會(huì)受到限制，而對(duì)于更高電壓等級(jí)的有源電力濾波器，高壓的IGBT根本就不允許那么高的開(kāi)關(guān)頻率。然而，三電平有源電力濾波器從原理上就是一個(gè)解決上述問(wèn)題的方案。三電平逆變器可以輸出正、負(fù)、零三種電壓，在計(jì)算紋波電流時(shí)，只需按直流母線電壓的一半計(jì)算。
由此，在相同開(kāi)關(guān)頻率、相同直流母線電壓、相同紋波電流要求的前提下，三電平的輸出電感為兩電平的一半，同時(shí)器件的開(kāi)關(guān)損耗和電感上的紋波損耗也會(huì)降低。在計(jì)算電流響應(yīng)速度時(shí)，起作用的將是全部直流母線電壓，而輸出電感的減半，將加快電流的響應(yīng)速度，增強(qiáng)濾波效果，提高單機(jī)容量。