近年来,我国大部分铁路实现了电气化改造,高速铁路运营里程也已经突破1万公里;伴随着高速铁路的普及,高速铁路正改变着人们的生活,快捷、舒适的体验让越来越多的人们享受到高速铁路带来的便利。高速铁路一般采用交直交电力机车,脉宽调制技术虽然使电力机车负荷单位功率因数运行,但也会产生频谱较宽的高次谐波。高速铁路由于采用单相供电方式和牵引负荷功率相对于传统电气化铁路大幅增加,导致负序电流增加以及公共电网的三相电压不平衡。因而,通过分析发现采用交直交型电力机车的高速铁路电能质量问题主要为负序和谐波。本文主要是对高速铁路牵引供电系统中负序和谐波特性进行分析,以采取合适的补偿方案对高速铁路引起的负序和谐波问题进行治理。本文首先介绍了高速铁路牵引供电系统的构成,并根据牵引供电系统的供电原理比较了现行的几种供电方式,目前国内外高速铁路较多的就是采用AT供电方式,以满足高速、大功率的需求;然后通过分析电气化铁路牵引变压器的种类和特点,总结出目前V/V接线变压器可以最大程度满足高速铁路牵引的特点。其次,分析了高速铁路的负序特性,介绍了对称分量法在牵引供电系统中的应用,引出了牵引供电系统负序电流的概念,由于高速铁路牵引供电中采用的是V/V接线变压器,所以基于V/V变压器对高速铁路运行过程中产生的负序问题进行了分析。最后,分析了高速铁路的谐波特性,由于电气化机车整体属于非线性负载,相应地就会产生谐波,而高速铁路交直交机车通过变流器进行控制,机车变流器就成为了主要谐波源,所以分别对四象限变流器原理以及所引起的低次谐波、高次谐波进行了分析;通过对高速铁路牵引供电系统负序和谐波特性进行分析,为本文的综合补偿系统搭建建立了理论基础。为有效地解决高速电气化铁路牵引供电系统的负序、谐波问题,本文提出一种基于两相三线制变流器的综合治理方案。该方案包括有源部分的两相三线制变流器,无源部分的晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器,通过对无源部分的有效利用和协调控制,以降低有源部分的容量和成本,并采用负序、谐波的实时检测方法和无差拍控制的主动补偿策略,改善电能质量的综合治理效果。最后,本文建立了含两相三线制变流器的补偿和控制系统仿真模型,仿真结果表明本文所提出的治理方案能够有效地治理高速铁路负载所产生的负序和谐波问题。