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近年来随着经济水平的快速发展，为了满足人们对于快速出行的需求，能耗低、污染小、安全高速的高速铁路在我国得到快速的发展。然而，我国的电网系统相对落后，高速列车在运行时会带来三相电压不平衡、负序电流、牵引网谐波等电能质量问题，严重影响沿路同网用户的正常生产和生活。随着我国铁路系统不断的高速和重载化，电能质量问题变的越来越严重，此外，铁路系统的过分相环节，严重影响高速铁路的发展。本文采用改进的同相供电拓扑结构，利用模块多电平技术(Modularmultilevel converter，MMC)变流器对铁路供电网络存在的电能质量问题进行综合的治理研究，主要在以下几个方面进行研究: 1.改进基于MMC的同相供电拓扑结构，利用半桥级联(SM)技术实现不需要耦合变压器和降压变压器的低压开关器件在高压系统中的直接使用，消除相移、延时、成本高等问题，高压直流母线电流以及各桥臂电流实现内部能量的流动。牵引变出口两桥臂，单个桥臂给列车供电，通过铁轨构成回路。 2.以V/v牵引变系统为研究对象，对MMC系统内部建立等效模型利用基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律推导内部工作原理以及能量流动规律;在V/v牵引系统中，对两桥臂的负序电流和三相系统的不平衡进行治理，在同相供电的拓扑下，对各桥臂补偿量进行计算的分析。 3.改进现有的过零点锁相、坐标转换检测等算法在三相不平衡或电压突变情况下的锁相出错问题，提出一种基于二阶广义积分器(The second-order generalizedintegrator，SOGI)的锁相算法对系统电流和功率进行检测，针对传统的双闭环PI调节器结构，提出两相静止坐标系下基于准比例谐振(Proportional resonant，PR)和重复控制的复合控制器控制方案，并将PR控制器运用在MMC变流器的环流抑制算法和均压算法中。实现对牵引网负序和功率、谐波的综合治理。 4.根据牵引变系统和MMC系统的参数，对系统所需的电力器件进行分析，搭建基于Matlab/Simulink的仿真模型以及使用技术的单项仿真模型，并对所提算法的缺点进行分析。