我国现有的电气化铁路牵引供电系统由于其自身结构和牵引负载的特殊性,存在着三相不平衡、能量回馈效率低、向电力系统侧注入无功及谐波电流等问题。同时,由于采用了相序轮换的供电方式,使得相邻供电区段存在过分相的环节,降低了电力机车的安全性与运载能力。为解决这些问题,现有的解决方案是在牵引变压器上并联电能质量补偿装置,属于被动补偿的方式,且无法彻底取消电分相。因此,研究贯通式同相供电具有十分重要的意义。本文采用一种基于串-并联型多电平变换器结构作为交直交牵引变电所的基本拓扑,设计并开发出一台交直交牵引变电所小功率试验平台。本文首先根据交直交牵引供电系统的特点与设计所要求实现的功能,从输入、输出侧的结构到功率模块的结构,逐步确定了试验平台主电路的整体拓扑,即三相变压器加三套单相—单相背靠背结构,并分析了该拓扑的优点。紧接着介绍了单相PWM整流电路基本原理,并简要介绍了该拓扑采用的双闭环控制策略与单极倍频载波移相SPWM调制技术。之后对本设计的主电路参数与配套设备方案进行了设计,包括交流侧电感、直流侧二次滤波器、直流侧支撑电容、IGBT等。在MATLAB/Simulink环境下搭建了电路模型,针对15MVA容量的系统进行了仿真,仿真结果验证了方案的可行性。结合实际工程环境,对交直交牵引变电所小功率试验平台进行了设计,包括小功率平台的硬件结构、上位机与下位机的控制系统以及上位机FPGA程序与下位机CPLD程序。在实验室对平台进行了整机调试。用示波器对调试结果进行了观察,表明样机已实现了基本功能。对输入、输出数据进行了采集与谐波分析,验证了控制系统的有效性、试验平台的可靠性以及整体设计的合理性,为下一步大功率装置的研究与调试奠定了基础。