由于电气化铁道快速发展,电力机车不断推陈出新。在运电力机车中除了传统的交直型电力机车,还有成为主要机型的交直交型电力机车。交直交型电力机车的工作原理及控制方式和传统的交-直型机车截然不同,相应造成的电流谐波特性也大不相同,但同样对电能质量造成不良影响。由于两种不同类型的电力机车同时存在,使得电气化铁道的谐波电流分析和治理变得更加复杂,故从电力机车建模出发,得到电气化铁道的谐波电流,继而设计基于哈密顿系统理论控制的有源滤波器,以解决电气化铁路所存在的谐波问题。本文开展的主要工作如下:1)分析交-直型电力机车SS9和交-直-交型电力机车CRH2的工作原理,建立MATLAB/Simulink的机车仿真模型。对于SS9型电力机车,根据整流调压电路的变化,分析其不同调压阶段谐波电流特性。CRH2型电力机车采用三电平PWM整流器、三电平逆变器及三相异步电机来建立CRH2机车模型,同时采用瞬时电流直接控制、SVPWM调制、转子定磁场控制等控制方法,并分析了其牵引侧的谐波电流特性。2)介绍了哈密顿系统理论,分析了哈密顿系统控制理论及控制器的求取方法。根据有源滤波器治理电气化铁道谐波的电路结构,得到有源滤波器的端口受控哈密顿系统模型,利用端口受控哈密顿控制原理,实现有源滤波器的闭环控制,求取了有源滤波器的控制式。结合基于瞬时无功理论的单相检测法,设计了有源滤波器整体的MATLAB/Simulink仿真模型。3)首次将基于哈密顿系统控制理论的有源滤波器用于电气化铁道谐波的治理,建立电气化铁道谐波抑制的MATLAB/Simulink仿真模型。分别用有源滤波器对SS9型电力机车模型、CRH2电力机车模型、机车混跑模型进行谐波抑制,根据仿真实验结果,分析检测得到的谐波电流特性、检验电气化铁路谐波抑制的效果。