由于铁路负荷的沉重负担、电力电子设备的非线性和电力机车的供电方式,牵引供电系统和网络有着越来越严重的问题,比如负序、谐波以及再生制动能量影响。铁路功率调节器(Railway Static Power Conditioner,RPC)通过调节两供电臂的有功平衡和无功补偿来实现电网电流平衡。基于该技术,针对牵引供电系统中大量再生制动能量不能得到有效利用的问题,提出一种新的储能式功率调节器,包括RPC和储能系统。该系统不仅可以实现供电臂之间的双向能量循环,还可以有效地回收再生制动能量。在储能装置接入系统之后,提出的控制策略能更好地解决负序和谐波电流补偿问题。本文的主要研究内容包括:首先,本文讨论了铁路牵引网的电能质量治理技术和再生制动能量回收技术及其应用,分析和比较了多种牵引变情况下的电能质量特性,总结了RPC的技术现状,并概述了该课题的意义。其次,针对铁路牵引网中再生制动能量得不到有效利用的问题,提出一种由RPC和储能系统构成的新型储能式RPC,分析了其拓扑结构和储能系统中双向DC/DC变换器和储能装置部分,完成了系统主要设计。文中分析了4种典型工况,构建了其等效电路,对比分析了各种工况下的再生制动能量利用率。针对计及储能装置后的影响,在传统负序与谐波检测方法与RPC控制策略的基础上,研究了改进的检测方法、控制策略以及储能装置的控制策略以保证良好的综合治理效果。最后,基于Matlab/Simulink平台搭建系统的仿真模型,并对各种工况作了系统的仿真试验,仿真结果证实该系统对电气化铁道不仅在各种工况下的电能质量有较好的综合治理效果,还解决了再生制动能量不能有效利用的问题,证实了系统理论的正确性。