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提出一种基于两相三线制变流器的高速铁路负序补偿系统及其控制方法。该补偿系统中，两单相降压变压器连接两供电臂形成两单相电压，通过两个电感与两相三线制变流器连接。两相三线制变流器结构包含三个开关臂，其中一开关臂与两单相电压共用地线连接，因此使两相三线制变流器中与两个普通单相变流器相比要少一开关臂，简化了结构。本文提出和分析了该系统的拓扑结构，建立了相应电气模型，对两相三线制变流器的工作原理和新结构补偿原理进行了分析。为同时提高电流跟踪控制的稳态和暂态性能，提出了一种由滞环控制和广义积分控制组成的复合控制方法。仿真和实验结果验证了所提出补偿结构及其方法的有效性。