高速铁路牵引供电系统中的谐波和负序问题一直是电能质量领域的困扰，与传统电能质量调节装置相比，基于背靠背变流器的铁路功率调节器(RailwayStatic Power Conditioner，RPC)将变电所的上行、下行桥臂之间建立了联系，可以方便两个桥臂之间的有功电流从轻载侧向重载侧进行转移，有功电流的流动使得变电所处于三相平衡，从而在整体上达到最佳运行状态。本文研究了SS4电力机车在运行时产生的特征谐波电流特性。通过对两种常用的牵引变压器（Scott变压器和YN，d11变压器）的接线方式、原副边之间电气量的一般关系和相对补偿总容量的分析，确定了以Scott变压器为牵引变压器的RPC综合补偿系统整体结构，阐述了装置补偿无功、谐波和负序的原理，得出了系统内部电压电流以及功率之间的流动关系。分析了RPC稳态运行情况，得出RPC与牵引供电系统能量交换的原理，对RPC主电路参数进行合理设计，采用了一种面对电气化铁路的改进的单相谐波电流检测方法，根据RPC装置的整体控制目标分别设计了系统级M、T两侧的控制策略。通过两种负载情况下的仿真，验证了RPC不仅可以有效平衡两桥臂负载电流，降低负序电流含量，改善三相电流不平衡度，还可以分别补偿两桥臂的无功电流和谐波值，对电气化铁路电能质量具有很大的改善作用。针对传统PI控制难以满足波形跟踪需要的问题，本文提出了基于重复控制的RPC控制系统改进方案，对改进控制系统的各项参数进行了设计，并且对控制系统的稳定性、非谐波次随机干扰、稳态误差等性能进行了研究分析，得到系统稳定的一般条件。仿真表明改进后的RPC补偿系统在消除波形畸变、减小负序电流和抑制谐波上都有很大的改善，验证了本文设计方法的正确性和合理性。