随着我国高速铁路建设和发展,部分山地、高海拔地区面临着大电网薄弱、长大坡道隧道无法设置电分相、新能源丰富但无法接入铁路供电系统等一系列问题,传统的异相供电方式已经不能满足现实需求。相较于传统的电气化铁路供电方式,贯通式同相供电系统可以实现全线贯通供电,无需设置电分相,同时将负序和谐波维持在一个较低水平,彻底解决传统供电方式带来的一系列问题,是一种适用于高速、重载、长大坡道隧道的供电方案。本文通过研究现有贯通式同相供电系的统拓扑结构,针对上述问题选择基于MMC-MTDC的贯通式同相供电系统为研究对象,对其拓扑结构和控制策略进行研究,并对控制策略进行了优化。本文的主要工作如下:（1）对现有贯通式同相供电系统的拓扑形式进行总结,将现有贯通式同相供电系统按照变换器形式可以分为三相-单相变换器方案和两相-单相变换器方案两类。针对部分山地、高海拔地区电网可靠性不足和新能源无法得到及时消纳的问题,基于MMC-MTDC的贯通式同相供电系统可以较好解决上述问题,分析了其拓扑结构的优缺点,研究了基于MMC-MTDC的贯通式同相供电系统的拓扑结构和运行原理,对多个三相MMC整流站协同控制策略和多个单相MMC逆变站协同控制策略进行了分析介绍。（2）针对三相MMC整流站的核心元件三相模块化多电平整流器,从数学模型、调制策略、电容电压平衡控制、环流形成机理及抑制方法、控制策略、参数计算等方面进行了详细的分析。三相MMC环流站的核心任务是维持直流侧电压的稳定,而双闭环控制的外环是实现直流侧电压稳定的关键,采用模糊控制原理对外环进行了改进,设计了模糊PI控制器,在MATLAB/Simulink中对上述控制策略进行了仿真验证。（3）针对单相MMC逆变站的核心元件单相模块化多电平逆变器,利用三相MMC分析方法进行分析,建立了数学模型。针对单相MMC只有一个自由度,无法实现坐标变换,采取了二阶广义积分器（SOIG）进行了虚拟正交分量的构造,设计了基于SOIG的直接功率控制方式。针对单相逆变站的环流抑制,传统的基于负序坐标方案已经不再适用,提出基于自抗扰控制的环流抑制策略,增强其鲁棒性,减少其对数学模型的依赖,在MATLAB/Simulink中对上述控制策略进行了仿真验证。