近几年来,中国高铁发展迅速,是中国“新四大发明”之一,也是新时代我国在国际社会上一张闪耀的名片,驱动着中国经济高速增长。在交直交电力传动机车在高速铁路中的大量使用中,由于非线性、不对称性的负载应用,导致电网电流电压畸变、三相不平衡等一系列电能质量问题。当电网电压不平衡时,如果没有补偿装置,就会将其产生的谐波电流、负序电流等注入电网,造成电网污染,给公共电网和列车的安全稳定带来隐患。针对电气化铁路牵引供电系统的电能质量问题,本文主要研究内容如下:针对牵引工况时采用铁路功率调节器(RPC)解决牵引供电系统电能质量问题时,RPC补偿电流会在一定程度上加剧两供电臂的电压波动,从而可能造成牵引网欠压或过压问题,在保证RPC综合治理效果的前提下,为了既能有效减少RPC补偿容量,又能尽量缓解两供电臂电压波动,本文研究了一种以供电臂电压波动度和RPC补偿容量作为优化目标的补偿方法。本文分析了RPC补偿电流加剧两供电臂电压波动的原因,引入了供电臂电压波动度指标,建立了RPC多目标优化数学模型,并采用粒子群多目标优化算法求解。算例分析和实验验证了该方法在减小系统两供电臂电压波动问题和减少RPC补偿容量问题上的有效性。同时针对再生制动工况时高速列车再生制动工况产生巨大能量流入电网造成负序电流急剧增加的问题,本文提出一种基于超级电容储能的铁路功率调节器(SC-RPC),通过建立SC-RPC再生制动工况的电气模型,分析补偿原理,构建在两供电臂电压波动,功率因数,设备容量,变压器容量等约束条件下的最小负序电流数学模型,采用粒子群算法,通过自适应调整粒子的惯性权重,快速求解小规模,多维,非线性最佳收敛问题。最后通过仿真实验,表明了本文所提方法的有效性。