随着我国电气化铁道的快速发展,铁路负荷也越来越重。由于铁路负荷具有功率大、变化快、非线性及不对称供电等特点,大量负序、谐波和无功经由牵引变压器注入高压电网,给电力系统带来了严重的电能质量问题,对铁路周边其它电力用户的正常用电产生了严重的影响。为改善牵引供电系统的供电质量,有必要研究一种可以高效解决上述问题的综合治理方法。本文得到了国家自然科学基金资助项目(51477046)“高速重载电气化铁路新型潮流控制系统及其最佳容量配置研究”的支持。本文的主要工作和创新点如下:首先,概述了国内外对铁路负荷特性和电能质量的治理研究现状,分析了当前存在的治理方法原理及其优缺点。研究了一种基于Y/>▽平衡变压器的新型电气化铁道电能质量综合补偿系统。该系统充分挖掘了 Y/>▽平衡变压器的潜在功能,利用Y/>▽平衡变压器二次侧三角形绕组所带的抽头,将传统的背靠背铁路潮流控制器的一端直接与该抽头相连,从而节省了一侧的降压变压器,可以降低系统的制造成本,这是该系统一个主要的优点。文中从数学及物理角度上分析了该系统的理论本质及其治理电能质量的优势。其次,结合上述的研究工作,把系统中RPC端口的耦合电感替换为LC电感电容串联耦合支路。利用数学方法分析了传统耦合方式与LC耦合方式下有源装置的容量。对比发现,LC-RPC较RPC可设置更低的补偿容量,而且通过对LC参数进行适当的设定可以优化补偿容量,文中给出了其参数设计方法。最后,结合牵引变电站的实际情况,基于Matlab/Simulink平台中建立该系统的仿真模型,并对各种工作状况下做了系统的仿真试验。仿真结果证实该系统对电气化铁道在各种工况下的电能质量均具有较好的综合治理效果。为进一步验证本系统的正确性,基于实验室现有的Y/>▽平衡变压器和其他实验设备搭建本系统的小功率实验模型。实验结果验证了系统理论的正确性和实践的可行性。