近年来,我国投入运行的高速动车组和交-直-交型机车数量明显增加。相比较于传统的交-直型机车,交-直-交型机车输出的低频段谐波得到降低,但输出的主要谐波频谱变得更宽,高频谐波含量升高;但现阶段以韶山系列为代表的交-直型机车仍然广泛应用在我国电气化铁路中,该系列机车的特征谐波主要集中在低频段。目前线路存在交-直型和交-直-交型机车共线混跑的情况,因此会造成低频段和高频段谐波共存的宽频谐波注入牵引网,容易引发谐波谐振事故,严重时将会影响到电气化铁路运输的安全。本文致力于研究一种治理宽频谐波的混合宽频滤波器,对于电气化铁路的安全运行具有一定指导意义。本文基于目前常用的滤波器方案,提出了一种新型的混合宽频滤波器结构,其由无源部分和有源部分组成,无源部分和有源部分分别对高次和低次谐波进行补偿,通过在有源部分前端添加基波谐振电路从而阻止基波电流通过,进而降低有源部分的基波电压;同时设置3、5次谐波谐振电路避免有源部分发出的补偿电流被分流,确保有源部分补偿效率。分析了混合宽频滤波器的分频滤波原理,指出混合宽频滤波器的有源部分相当于在系统侧串联了一个谐波阻抗,以此来改善了无源部分的滤波性能,此外还研究了混合宽频滤波器特性。然后对混合宽频滤波器无源部分在牵引供电系统下的参数优化问题和控制策略进行研究。以牵引供电系统的谐波总畸变率为优化目标,对在地面牵引变电所安装的混合宽频滤波器参数进行了优化;然后介绍了本文采用的单相任意次谐波电流检测算法和三角载波控制法。最后在Matlab/Simulink中搭建了牵引供电系统和混合宽频滤波器的仿真模型,通过仿真验证了混合宽频滤波器对基波、3、5次谐波电流的阻波性,验证了其对低次谐波和高次谐波共存的宽频谐波能够进行有效补偿,能够抑制牵引网的谐振;并验证了混合宽频滤波器的有源部分不承受基波电压、主要承受低次谐波电压的特点。搭建了小功率FPGA实验平台,通过实验进一步验证了理论分析的正确性。