牵引供电系统是电力机车的唯一动力来源,其性能优劣直接关系到列车的安全、稳定、可靠、经济运行。但是由于牵引供电系统结构和机车负载的特殊性,现行牵引供电系统存在严重的负序、谐波和无功等电能质量问题。其次,现行牵引供电系统中存在大量的电分相,造成了供电死区,限制了列车的速度提升,威胁列车的运行安全。为此,本文研究了一种由单相交-直-交变换器构成的贯通式牵引供电系统,可彻底解决牵引供电系统的电能质量问题,可取消所有电分相,实现全线贯通供电。但是单相变换器存在二次纹波问题且牵引供电系统面临非线性负载的挑战,本文围绕基于贯通式牵引供电系统的单相交-直-交变换器的谐波畸变机理及其抑制策略展开了详细研究。本文首先分析了由单相交-直-交变换器构成的贯通式牵引供电系统的结构与工作原理,根据现有器件的发展情况设计了单个变电所的输入电压、输出电压、模块数等关键系统参数;详细设计了单相交-直-交变换器的输入/输出滤波参数,分析了单相二极管钳位三电平变换器的模块内载波层叠,模块间载波移相的SPWM（Sine Pulse Width Modulation,正弦脉冲宽度调制）调制策略;详细推导了单相交-直-交变换器前端整流器与后端逆变器的数学模型,分别设计了整流器与逆变器的DQ解耦控制策略。然后,本文根据基于贯通式牵引供电系统的单相交-直-交变换器各部分的能量流动关系,深入分析了单相交-直-交变换器中直流二次纹波的产生原因;分别从整流器和逆变器的控制环路及硬件环路两方面出发,揭示了二次纹波造成整流器网侧电流及逆变器输出电压中产生大量低次谐波的影响机理;建立了逆变器的等效模型,揭示了非线性负载造成逆变器输出电压畸变的原因。其次,本文建立了整流器网侧电流谐波分量与整流器端口电压之间的数学关系,提出了整流器的网侧电流的全次数谐波抑制策略,且为了加强低次谐波电流的抑制效果,提出了特征次谐波电流抑制策略,两者结合可保证整流器在直流侧仍有较大二次纹波的情况下网侧电流依旧保持较高的正弦度;根据逆变器的等效模型,建立了逆变器调制波与输出电压之间的数学关系,提出了逆变器的全次数谐波抑制策略,且为了加强低次谐波电压的抑制效果,提出了特征次谐波电压抑制策略,两者结合可保证逆变器在直流侧存在较大二次纹波且供能非线性负载时仍旧保持输出电压具有良好的正弦性,加强了逆变器的电压源特性。最后,本文在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证了由单相交-直-交变换器构成的贯通式牵引变电所结构以及本文提出的谐波抑制策略的正确性。搭建了以FPGA为核心控制器的小功率实验平台,基于Verilog HDL语言编写了单相交-直-交变换器的全次数谐波抑制策略与特征次谐波抑制策略实验程序,完成了单模块交-直-交变换器实验与三模块交-直-交贯通式牵引变电所实验,通过实验结果与理论对比分析,验证了本文研究的由单相交-直-交变换器构成的贯通式牵引供电系统及其控制策略的正确性与有效性,为其工程应用奠定了良好的基础。