电气化铁路作为衡量一个国家基础建设水平的重要指标,对国民生产生活起重要推动作用。然而,电力机车作为大容量单相整流负荷,产生的负序电流、无功功率、谐波电流等对牵引供电系统电能质量有较大的影响,高速铁路的快速发展虽然减轻了谐波污染,但带来了更加严重的负序电流问题。现有的电能质量调节系统存在补偿功率过大、不能完全解决电能质量问题等缺点。鉴于此,本文提出了一种基于不对称接线平衡变压器的电气化铁路混合型电能质量调节系统,并对其拓扑结构、参数设计、控制方法等进行了探究。首先,基于牵引变电所实测数据,分析牵引供电系统存在的三相不平衡、无功功率、电压波动等问题之间的联系及变化规律,为后续研究提供现实依据及切入点。为了对现有治理技术进行优化,分别对优化牵引供电方式、安装无源补偿装置、安装有源补偿装置及安装潮流控制器等现有治理措施的优缺点进行分析。然后,基于现有治理方式的不足,结合平衡变压器良好的负序电流抑制效果,提出了一种采用不对称接线平衡变压器的电能质量混合调节系统。该系统充分发挥平衡变压器的负序电流抑制能力,结合感应滤波变压器的优势,巧妙地将无源支路与背靠背变流器系统集成在一起,有效降低了有源装置的容量。为了适应牵引供电系统强时变、非线性的特点,分析了几种非线性控制方法的优劣,并基于变流器系统的无源性,采用基于欧拉-拉格朗日模型的阻尼注入式无源控制方法对变流器系统进行控制。该控制方法通过改变注入阻尼,灵活调节跟踪速度,抗干扰能力强。最后,基于上述研究在MATLAB/Simulink中搭建了所提混合型电能质量调节系统的仿真模型,分别在两侧负荷及单侧负荷两种工况下进行了仿真分析,仿真结果验证了所提混合型电能质量调节系统降低有源装置容量、改善电能质量方面的突出能力,也反映了所提控制方法的有效性。为了分析该系统的工程可用性,组建了小容量实验系统,对器件参数、接线原理、平台调试及控制系统实现等进行了分析。实验结果同样表明该调节系统可有效降低有源装置容量需求,显著降低投资成本,具有一定的工程应用价值。