目前城市轨道交通直流牵引供电系统采用二极管整流器,电能只能从交流电网向直流牵引网单向流动。当车辆制动时,多余的再生制动能量使直流电网电压升高。传统的解决方法是设置电阻制动装置,但这将造成电能的极大浪费并带来温升等其它问题。由于轨道交通车辆起制动频繁,制动能量相当可观,若能加以合理利用必能产生良好的经济效益。针对以上情况,本文研究一种新型供电系统——能馈式牵引供电系统。该系统采用三相电压型PWM整流器作为变流单元,根据能量流动需要在整流、逆变工况间切换,可将多余的再生制动能量回馈至交流电网。本文介绍了该系统的结构和工作原理,着重从交流侧谐波、直流侧特性两方面对系统展开应用研究。首先,详细讨论了谐波分析算法,给出了计算公式并编程实现,试验结果证明了算法的准确性。同时分析了二重化控制的消谐机理,给出了仿真验证。结合谐波国家标准,对比了现有供电系统谐波分布。其次,本文分别对系统输出特性、稳态运行特性、直流侧短路特性三方面进行了仿真研究,给出了系统技术性能指标。最后,对系统主电路硬件进行了设计,给出了控制系统设计方案。初步试验结果表明系统性能良好。本文研究证明能馈式牵引供电系统方案合理、可行,具有应用价值。