随着电气化铁道的快速发展,电铁牵引负荷不断增长,电铁牵引供电系统由于其自身特点对电力系统造成了一定的污染,严重影响了电力系统的供电质量。因此,对电铁牵引负荷进行谐波和无功补偿的研究具有非常重要的意义。本文首先介绍了有源电力滤波器(Active Power Filter,简称APF)的基本原理及发展历程,阐述了单相混合型滤波系统的方案和结构原理,对其进行了谐波和无功补偿原理的定量分析,通过理论推导证明了该系统具有谐波和无功补偿的功能。分析比较了几种谐波和无功电流检测方法,重点研究了有功电流分离的检测方法和瞬时无功功率理论,提出了基于瞬时无功功率理论的单相系统的无功电流检测方法,提高了无功电流检测的速度和精度。分析比较了有源电力滤波器的控制策略,重点研究了状态优化的定边带宽度控制方法、基于单极性PWM控制的方法和基于三角波调制PWM控制的方法,根据工程实际要求,提出了一种改进的三角波调制PWM控制方法,使大功率无功补偿装置在固定频率的条件下工作,提高了电流跟踪的精度。通过分析系统参数设计的总体要求,提出了有源电力滤波器主电路参数的设计方法,得到了单相混合型滤波系统参数。本文在PSCAD/EMTDC环境下建立了包含单相混合型滤波系统的牵引供电系统仿真模型,仿真考查该系统的补偿效果。仿真结果证实了该系统整体结构、电流检测、控制策略及参数计算方法的正确性和可行性。