面对我国高速铁路建设，迫切需要加强高速铁路技术的研究。电气化铁道的牵引供电系统结构的特殊性和“过分相”等问题，影响高速、重载铁路的发展。同相供电技术能够基本消除三相不平衡，滤除部分谐波并补偿无功，改善电能质量。从根本上能够解决铁道部门和电力部门的重要矛盾，从本质上避免牵引变电所出口处的电分相环节，从而实现重载化货运、高速化客运的发展要求。本文从同相供电系统的重要组成部分—牵引变压器和综合潮流控制器的结构方面入手，重点分析阐述目前可以用于同相供电系统的四种牵引变压器的负序电流特性、容量利用率、优缺点，分析三相三桥臂形式和背靠背形式综合潮流控制器的容量利用率、平衡性。通过分析比较选取YN,d11接线牵引变压器与三相三桥臂形式综合潮流控制器相结合构成的同相供电系统以及YNvd接线牵引变压器与背靠背形式综合潮流控制器相结合构成的同相供电系统进行研究。结合不同结构的牵引变压器和综合潮流控制器，给出两种同相供电系统的结构。分析这两种同相供电系统方案，包括各自的平衡变换条件和负序、无功与谐波补偿度。同时分析这两种同相供电系统方案的指令电流生成方法以及相关控制策略。使用MATLAB/Simulink中电力系统仿真元件库对这两种不同方案的同相供电系统进行建模、仿真。仿真比较综合潮流控制器投入前后电力系统侧波形情况，仿真结果验证同相供电技术的有效性，同时也验证这两种同相供电系统的系统结构、平衡变换条件、相关控制策略、电流检测方法等均是正确可行的。