电力牵引负荷作为大功率单相整流负荷,其电流具有很大的随机性和不对称性,是一种严重的干扰性负荷,对电力系统的安全带来了严重的影响。本文首先分析了铁道牵引供电系统存在的问题,讨论了基于有源滤波器技术的一种牵引供电系统的平衡变换方案,以综合解决铁道牵引供电系统上三相负载不平衡、无功和谐波等问题。针对目前广泛采用的斯科特变压器,从有源滤波器与供电系统的连接关系、有源滤波器采用的变流器的电路形式等方面,提出了适用于三相平衡变换的牵引供电系统的有源滤波器方案。本文简要介绍了有源滤波器的基本原理和现有电路结构。以电压型变流器构成的单个并联型有源滤波器为研究对象,全面考察了现有有源滤波器指令电流的生成方法,提出了一种从畸变和不对称电源电压中提取基波正序电压的快捷方法,基于这种方法构造了指令电流的生成策略。同时,详细的分析和研究了定边带控制方式和基于三角波调制的PWM控制等方式,根据工程实践要求,提出了一种状态优化的定边带宽度控制策略,在满足电流跟踪精度的条件下,大幅度降低了开关元件的频率。通过分析平衡变换方案参数设计的总体要求,找到了有源滤波器各参数之间的关系式,提出了有源滤波器主电路参数设计的方法。根据电气化铁道牵引供电系统的特点,在PSCAD/EMTDC下建立了包含平衡变换系统的仿真模型,对平衡变换系统进行了较全面深入的研究。所得到的仿真实验的结果证实了系统结构、控制策略及参数计算方法的正确性和可行性。