针对电气化铁道牵引供电系统存在的负序、谐波、无功等电能质量问题,研究设计基于背靠背静止无功发生器(Static Var Generator, SVG)的牵引供电系统对称补偿装置。该装置在两供电臂间传递有功功率,补偿牵引负荷产生的负序、无功和谐波；当结合平衡牵引变压器工作时,理论上可完全消除三相不平衡,是综合解决铁道牵引供电系统电能质量问题的有效方案。本文首先基于背靠背SVG的数学模型,研究了对称补偿装置的控制方法和补偿原理,推导出补偿装置输入指令电流及整个系统功率关系；基于单相电压源型逆变器(Voltage Source Inverter, VSI),结合牵引负荷特点及补偿目标,设计出两电平四重化和三电平两重化的补偿装置主电路拓扑结构,并对两者的电气参数进行了计算。重点研究了SVG控制的三个层次：根据牵引负载选择补偿模式(只补偿负序或负序、无功、谐波同时补偿)；对SVG进行直接电流控制,需要实时检测出基波无功电流、谐波电流并将直流侧电容电压波动控制在允许范围内；利用三角波调制法对底层变流器进行控制,其中两电平方案采用单极性倍频SPWM调制方法,三电平方案采用载波反相层叠PWM调制方法。以牵引变电所实测负荷数据为输入负荷,在MATLAB/Simulink下对两种补偿方案进行建模仿真,根据仿真结果对系统功率因数、110kV侧三相电压不平衡度、注入110kV侧系统的三相谐波电流等电能质量指标进行考核,验证了两种补偿方案的正确性和可行性。最后,结合牵引供电系统模拟实验平台确定出基于SVG的补偿系统实现方案。选用TMS320F28335芯片作为控制器核心,基于Lab VIEW软件设计显示平台。硬件方面,设计出模拟信号接入电路和功率模块的驱动和保护电路；软件方面,完成SVG控制器的采样、软件锁相环、无功谐波电流检测、抗积分饱和PID控制器、PWM调制、上位机显示等程序模块的编写,并通过调试检测各模块可正确运行。