随着我国电气化铁路的快速发展，交-直型电力机车的大量使用，电力牵引负荷对电网电能质量的污染日益严重。负荷中无功电流和谐波含量高，不对称性和波动性严重，对电力牵引电网和通讯线路都产生了非常不良的影响，甚至会引发电网事故、损坏设备。因此对铁路牵引供电系统进行谐波治理具有重要意义，不仅能保障电网安全运行，还能提高电能的使用效率。本文首先在深入研究铁路牵引供电系统特殊性与谐波电流产生原因及特点基础上，对有源滤波器不同拓扑结构优缺点进行了比较，提出采用单相并联混合型有源电力滤波器进行补偿的方案，克服了传统无源滤波器补偿性能和实时性差等缺点。并基于Matlab/Simulink建立了混合型电力有源滤波器的仿真模型，对其进行了功能验证仿真。其次分析研究了基于三相瞬时无功理论的d-q谐波检测算法及其在单相电路中的应用，同时着重研究了傅里叶分析方法及其快速算法，并在分析了牵引供电系统谐波抑制需求的特点基础上，改进了FFT检测算法，提出了基于滑窗迭代的FFT-Pruning检测算法，提高了DSP运算与处理的效率。然后以TMS320F2812DSP和dsPIC30F4012单片机为控制核心，完成了有源电力滤波器硬件电路设计，主要包括电网信号采集、调理电路、CAN通信电路以及逆变器驱动和保护电路等。并进行了主电路元器件参数的选择与匹配。通过研究有源电力滤波器的控制策略及直流侧电容电压的稳定问题，选择了同时检测负载侧电流和电源电流的复合控制策略，确定了SPWM脉冲调制方式，并在CCS3.3平台上完成了DSP中断响应机制、AD采样、数据通信等DSP程序设计，以及基于MPLAB C30平台产生逆变器驱动信号的单片机编程。最后详细介绍了系统控制电路测试波形和结果，对整个试验样机进行了现场调试与高压挂网试验，由试验结果波形可知该混合型电力有源滤波器具有良好的滤波效果。并针对系统中的不足之处，提出了下一步研究和改进方向。