無功、諧波和負序一直是電氣化鐵路牽引供電系統存在的技術難題，伴隨著高速、重載電氣化鐵路的發展，負序問題越來越突出。由于電分相裝置的存在，機車運行速度受到限制。同時由于牽引負荷是高電壓、大容量負荷，傳統的兩電平變流器已不能滿足要求。

　　為了解決上述問題，本文首先研究了基于新型YNvd平衡變壓器和二極管箝位五電平結構潮流控制器的同相供電系統。其中針對二極管筘位型五電平變換器固有的電容電壓不平衡問題，文中分析研究了一種新型的基于單級電容的直流輔助穩壓電路，其結構簡單、控制容易、可靠性強，該電路能夠在任意功率因數條件下，特別是在有功傳遞時，實現直流電容電壓的平衡。

　　除此之外，本文還研究了一種借鑒德國模式的基于三／單相交直交潮流控制器的貫通同相供電系統。為了適應高壓大容量牽引供電要求，降低開關器件應力，降低器件開關頻率，減小器件開關損耗和輸出電壓THD值，提高潮流控制器可靠性及效率，文中提出了貫通同相供電潮流控制器的兩種多電平結構方案，包括二極管箝位五電平結構方案和級聯九電平的潮流控制器結構方案。其中，在二極管箝位五電平結構方案的

　　PWM調制方式中，本文又研究了一種快速SVP珊I調制算法。該算法將傳統筇坐標系坐

　　標軸沿坐標原點順時針或逆時針旋轉45’得到一種新的靜止直角坐標系一口鑼’坐標系，

　　在該坐標系下參考電壓矢量的定位和基本矢量作用時間的計算只需進行簡單的加減和乘法運算，避免了繁瑣的三角函數和無理數運算，計算相當簡便。

　　最后，本文嘗試性地研究了一種級聯型無輸出變壓器的貫通同相供電潮流控制器結構方案。該方案中交直交潮流控制器由五個功率單元級聯構成，其中每個功率單元又是由基于二極管箝位五電平結構的交直交變換器構成。通過多單元的級聯結構，提高了輸出變換器的電壓等級，因此可取消輸出變壓器，直接為牽引負載供電。