近年来,随着非线性电力电子器件的广泛应用,在电网中产生了大量的谐波。在电气化铁道的供电系统中运行的电力机车是典型的谐波源,其对电网中的电能质量产生巨大的影响。因此,很有必要对电气化铁道的供电系统中的谐波进行分析与检测,并提出相关的治理措施。首先,本文介绍了谐波的基本概念,在此基础上分析了电气化铁道的供电系统的谐波源—电力机车的电气原理,分析了电气化铁道的牵引负荷的特点。其次,概述了无源滤波器(PF),有源电力滤波器(APF)及混合型电力滤波器(HAPF)的基本理论,设计了电气化铁道供电系统HAPF的总体结构,分析了HAPF的滤波原理,比较了三种控制控制策略下的滤波特性。接着,文中介绍了有源电力滤波器谐波电流的检测方法,着重分析了适用于电气化铁道供电系统的4种谐波电流检测法,并进行了仿真对比分析。讨论了电网电压畸变、锁相环偏差及低通滤波器(LPF)对检测结果的影响。针对前述方法的不足,提出了一种改进型的检测法,进行仿真验证,并确定为本文采用的检测法。阐述了单独使用APF的参考电流跟踪控制方法,针对滞环控制和三角波调制的不足,分别给出了改进型的控制方法。文中给出了HAPF的电压跟踪控制策略,此外还分析了单独使用的APF和HAPF直流侧电压的控制方法。然后,本文给出了HAPF主电路各个组成部分的设计方法和主要参数的选取原则,同时阐述了采用TMS320LF2407的DSP芯片,实现对HAPF控制的硬件和软件设计的方法。最后,运用仿真软件MATLAB7.5分别搭建了谐波源、PF、APF、HAPF的仿真模型,并进行详细的仿真分析,验证了本文所设计的HAPF可有效地消除电气化铁道供电系统的谐波和补偿其无功。