地方三相电力系统经过牵引变电所向单相牵引负荷供电。由于单相牵引负荷存在容量大、变化快、功率因数低和谐波含量大等原因,造成地方三相系统产生负序电流、无功电流及谐波电流,从而导致三相供电系统电能质量降低。本文采用有源综合补偿技术,综合治理负序、谐波及无功问题,并为实验研究以及研制具有自主知识产权的电气化铁道综合补偿设备奠定基础。分析了Y/>/D平衡变压器的电压电流关系,得到负序电流和两相侧电流之间的关系；根据移相原理,分析了Y/>/D平衡变压器带单相纯阻性负载时的电感、电容和负载的匹配关系,以及负载变化对不平衡度的影响。基于MATLAB建立了Y/>/D平衡变压器的仿真模型,并由此建立了Y/>/D平衡变压器带纯阻性负载供电系统的仿真模型。通过正常工况、开路和短路故障工况,以及空载合闸过程的仿真分析,证明了Y/>/D平衡变压器仿真模型的正确性和可行性。分析了目前常用的有源滤波器谐波检测方法。当电网三相电压不对称且畸变时,传统的ip-iq检测法对有功分量和无功分量的检测存在误差。在此基础上采用基于电源电压的ip-iq检测法,并就电网三相电压不对称且畸变的情况,通过建模仿真证明了基于电源电压ip-iq检测法检测基波正序、负序电流及谐波电流的准确性。分析了有源滤波器的控制问题。分别对直流侧电压PI控制、交流侧电流滞环控制和直流侧电压和交流侧电流均为PI控制的两种控制方法建模仿真并分析比较；在滞环控制的基础上分析了状态优化控制,并在相同的滞环宽度下建模比较两种控制方法,指出状态优化控制法可以大大降低开关频率。结合平衡变压器和有源滤波器,给出了有源综合补偿系统的结构。从有功功率交换、谐波抑制和无功补偿分析整个系统的工作原理。该结构由平衡变压器与有源滤波器组成,调节平衡变压器两相侧之间电流有功分量的流动,使平衡变压器两相侧电流对称,从而消除负序电流；再通过有源滤波器来补偿无功和抑制谐波,实现整个系统的平衡。建立了整个系统的仿真模型,对纯阻性负载、非线性负载及负载电流发生突变三种情况仿真分析,证明了有源综合补偿技术的有效性。