受正向高速化发展的电气化铁路的影响,周边电网电能质量问题日益突出,这会对居民用电、工厂生产等造成效率和安全问题。因此治理电力牵引的电力污染问题是当今一重要课题。本文对治理电铁电能质量负序、无功、谐波的各种方法和原理进行了介绍分析,并以铁路功率调节器(RPC)为主要研究对象。具体内容如下:首先简述了铁路电力牵引基本结构,叙述目前牵引系统电力污染状况,分析交-直型及交-直-交型机车的电能质量,详述牵引系统中Vv联结变压器等几种变压器,比较了国内外不同的几种治理措施,如改进电网、加装铁路功率调节器(RPC)等。然后,本文的研究重点在Vv变压器下的铁路功率调节器,对其原理、特点、应用方法进行了分析研究,包含推导Vv变电气特征公式;从向量图分析RPC治理无功、负序的原理,建立完全补偿模型和不完全补偿时量化补偿程度的数学模型;分析治理负序、无功和谐波有源与无源混合方案;阐述无源LC滤波器的一般设计思路,并以一PQMS工程样机展示了RPC的实际应用效果。接着,介绍VSC的调制方式进行后,提出基于多绕组变压器耦合多重化RPC的载波移相调制(CPS-SPWM),展示了其能效于多倍开关频率及多电平变流器的特点,并用以双边傅里叶变换为基础的含贝塞尔函数的数学公式进行了SPWM及CPS-SPWM谐波描述,分析了CPS-SPWM较于SPWM能抑制大量谐波的原理,且进行了仿真验证。对RPC幅相控制策略的功率变化规律进行数学分析,其中考虑了VSC交流侧电抗及内阻,建立设备收发有功、无功与SPWM调制波参数的严谨数学关系式,揭示幅相控制下功率随参数变化规律及有功、无功耦合状况。分析介绍几种常见的控制后,建立基于PI控制器的幅相控制下的全RPC系统仿真模型,模型包含实时基于对负荷测量的补偿功率给定值计算、RPC有功无功PI控制环、BTBC直流电容恒定控制环。本文的作者发现RPC补偿效果未达到负序、无功的完全治理,于是对Vv-RPC治理电能质量的误差做了定性分析,也对传统补偿策略的不完美之处进行了剖析,提出传统控制方式存在一些缺陷,并为解决提出了基于幅相控制改进方案,设计了一种RPC两相对称的控制方式,且引入电网侧电能质量作补偿微调。最后,提出基于RPC的Vv-RPQMS原理样机,进行了BTBC串联电抗器、直流电容器等参数设计,搭建simulink模型进行全系统仿真。仿真验证了本文所述的CPS-SPWM调制、PI控制器及幅相控制等各种用于RPC的控制技术的可行性,证实了Vv-RPQMS装置的有效性,也验证了所提出的对称的、引入电网侧信息的新控制方法对更进一步改善电能质量中负序、无功问题的有效性。