随着铁路事业进程不断推进,我国铁路电气化率已达到70%以上。一系列电能质量问题随着快速地发展愈发凸显,由于电气化铁道中存在非线性时变负荷,这对电气化铁道电能质量产生很大影响,随之带来了负序、谐波和无功等问题。这些问题使电气化铁道和电力机车的正常运行受到严重影响,也会使铁路的正常运营秩序受到干扰。为了解决谐波给电气化铁道及牵引负荷带来的问题,本文采用H桥级联型有源滤波器(APF)直挂于牵引网的方式对电气化铁道系统谐波进行治理。本文介绍了我国电气化铁道的构成和电气特性,交直SS9型电力机车和交直交CRH380A型电力机车的工作原理,并通过搭建机车的仿真模型得出了两类车型的谐波特性,明确了电能质量治理的目标。对H桥级联型有源滤波器的结构、工作原理和调制技术等进行分析,并对H桥级联型APF主电路参数进行设计。本文在基于类sigmoid函数的自适应变步长算法基础上进行改进,改进后的算法时变跟踪能力增强的同时检测精度也得到了提高。针对电流跟踪控制方法,分析了PI控制器和重复控制器,并结合两者的优点,提出了重复控制器和PI控制器串联的复合控制器,在保证响应速度的同时也有较高的跟踪精度,并在文中给出了详细的设计过程。直流侧电压控制采用模糊PI控制,保证电压能快速地稳定,并采用PI控制对直流侧电容电压进行均衡。然后,利用MATLAB/SIMULINK软件对H桥级联型APF的控制策略进行仿真验证。为了进一步研究牵引供电系统参数和牵引负荷对电气化铁道谐波的影响,利用MATLAB/SIMULINK软件搭建V/X接线、AT供电方式的牵引供电仿真系统,模拟不同运行情况下的电气化铁道系统的谐波含量。最后将级联型APF引入牵引供电系统,对其谐波治理效果进行仿真验证,以证明本文所提出的设计方案的合理性和有效性。