我国现有电气化铁路主要采用单相工频的牵引供电方式,该供电方式存在负序、无功、电分相、谐波等电能质量问题。为使公共电网三相负载平衡,单相牵引网采用相序轮换的供电方式,这会使得牵引网内和牵引网间存在电分相区,导致电力机车速度和牵引力损失,降低了电力机车的运行效率和安全性。目前多采用被动补偿方式,无法取消电分相区,不能实现全网贯通式同相供电。电力电子技术的快速发展,为贯通式同相供电提供了新的发展思路,贯通式多电平同相供电装置采用全电力电子变换结构取代传统牵引变压器,可以彻底取消电分相,减少电力机车的牵引力损失,对电能质量问题进行主动治理。本题基于一种贯通式多电平同相供电装置,研究了功率单元控制策略,主要内容如下（1）分析了贯通式多电平同相供电拓扑,该拓扑采用的是级联多电平的结构,由n个功率单元进行级联而成,单个功率单元为单相背靠背H桥结构,功率单元输入侧为经过三相-单相切分后的单相电压,逆变侧级联后输出单相交流电提供给电力机车运行,以实现全网贯通式同相供电。该方案采用主动治理的方式,解决了电气化铁路存在的电能质量问题,与传统牵引供电拓扑相比,贯通式多电平同相供电装置拓扑的对称结构可以消除负序电流,交直交变换可以隔离电网与电网间的无功和负序电流。通过对功率单元详细的谐波分析,得出直流母线瞬时功率波动产生的二倍频扰动,将通过调制环节使调制电压含有奇次谐波,进而传递至电网侧导致输入电流iN含有奇次谐波,从而影响电网电能质量。同理,逆变侧调制电压的奇次谐波,也将影响级联后的逆变侧电能质量。（2）针对功率单元整流侧二倍频等扰动导致系统性能下降的问题,研究了电压电流前馈控制策略,以电压电流双闭环控制为基础进行了改进,将直流母线电压vd、负载电流i0及功率单元输入电压vN这三个扰动量前馈至控制系统中,为提高系统的动态性能研究了单相PWM整流器电压电流前馈扰动抑制控制策略;在Simulink平台中搭建了仿真模型,对功率单元电压电流前馈控制策略进行了稳态及动态下的仿真实验,实验及仿真结果验证了策略的有效性。（3）研究了贯通式多电平同相供电装置逆变侧基本结构,对单相级联逆变器的工作原理进行了研究。采用单极性倍频载波移相调制方式,研究了贯通式多电平同相供电装置逆变侧输出电压控制策略,对比了电压源型逆变器输出电压单环与双环控制策略,为了对所提控制策略进行了验证,在Simulink平台中搭建贯通式多电平同相供电系统主电路及逆变侧控制模型,仿真结果证明了电压源型逆变器双环控制策略的有效性。（4）基于所提方案进行了半实物仿真,验证了单相PWM整流器扰动抑制控制策略和逆变器电压双环控制策略的可行性和正确性。