近年来,我国高速重载铁路得到了广泛的发展,运输效率得到了很大的提高。同时,电力机车对牵引功率的要求越来越高,冲击和电压波动也越来越严重。由于牵引供电系统本身是三相不对称负荷,电力机车是单相整流冲击负荷,产生大量谐波和负序,注入电力系统,导致电力系统电能质量下降,这给电力系统的稳定运行带来了很大的安全隐患。因此,研究牵引供电系统电能质量的混合控制对提高电气化铁路的电能质量具有积极意义。本文针对电气化铁道的电能质量问题,对牵引供电系统建模与仿真、牵引供电系统谐波及负序检测方法、基于RPC的牵引供电系统电能质量混合治理及H∞控制进行了详细的研究,并得到了一些具有工程意义的结论。论文主要从以下方面开展研究并取得了相应的成果:(1)分别对SS9型电力机车、CRH2型电力机车及两种机车混跑进行了仿真建模,详细分析了它们各自的谐波特征。分析了V/v、Scott、YNd11等不同接线牵引变压器的负序电流产生机理,并进行了仿真分析对比。仿真结果表明:两种机车混跑表现出新的谐波特征,2500Hz附近的谐波含量相对较高。牵引变压器的接线方式对系统谐波和电压不平衡度影响较小,但对电流不平衡度有较大的影响。(2)分析了FBD检测方法、PQ检测方法和ip-iq检测方法等三种谐波和负序电流的检测原理,分别对三种检测方法建立了相应的仿真模型,通过仿真详细比较了三种方法的检测效果。仿真结果表明:无论是谐波检测还是负序电流检测,FBD检测法优于ip-iq检测法和PQ检测法。(3)详细分析了RPC抑制谐波以及平衡负序的工作原理,推导了RPC综合治理谐波和负序电流的指令表达式,分析了基于直流电压PI控制及电流滞环控制的RPC综合治理方案。同时,建立了基于RPC的电能质量混合治理模型,仿真分析了仅一相供电臂有机车负载和两相供电臂均有机车负载情况下电能质量综合治理效果。仿真结果表明:基于直流电压PI控制及电流滞环控制方案的RPC对牵引供电系统电能质量混合治理有较好的效果。(4)针对综合治理系统的参数摄动,分析了RPC电能质量综合系统的H∞鲁棒控制方法,分别建立了基于混合灵敏度的H∞控制器和基于LMI的H∞控制器仿真模型,并与PI控制下的RPC综合治理方案进行了仿真对比。仿真结果表明:基于RPC系统的H∞控制器比PI控制器具有更强的鲁棒性。