牵引负荷为变化频繁的单相交流负荷,使电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡,并且存在无功和谐波电流。为了降低三相不平衡的影响,牵引变压器采用换相联接,导致各供电区段电压不同相,必须用分相绝缘器分隔。分相绝缘器引起的列车列车速度和牵引力损失等问题,严重制约了高速、重载铁路的发展。针对这些问题,将V,v牵引变压器与平衡器有机结合,构成的同相供电系统：通过实时检测系统的综合补偿电流,控制变流器,补偿负序与无功,滤除谐波。该系统基本消除了三相不平衡,从根本上解决了铁道部门与电力部门的主要矛盾。取消电分相环节,顺应了客运高速化、货运重载化的时代趋势。本文对该系统中的平衡器作了详细的研究分析。首先,本文分别对采用三相变流器的平衡器与采用两单相变流器的平衡器建立了数学模型,对平衡器中的主要参数进行了设计。通过对采用两种不同结构平衡器的同相供电系统进行比较分析,得出了在同相供电系统中采用两单相变流器结构的平衡器比采用三相变流器结构的平衡器更有优势的结论。其次,本文以采用两单相变流器结构的平衡器作为研究对象,系统地分析了平衡器指令补偿电流的生成方法,补偿电流的三角波载波控制方法以及直流侧电压稳定控制方法等问题。在对平衡器控制系统的软件设计中,采用数字化PWM技术来实现,以TI公司的TMS320LF2812 DSP为核心部分实现指令补偿电流检测、电流载波控制以及直流侧电压的稳定控制等算法。最后,本文针对平衡器容量为14kVA的同相供电实验系统进行了仿真与实验分析,仿真实验结果证明检测与控制算法的有效性。