2008年8月中國第一條具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)、世界一流水平的高速鐵路——京津城際高鐵通車運營，拉開了中國高速鐵路建設和運營的序幕。中國高速鐵路將在世界上率先實現(xiàn)運營時速350公里以上，必將對中國經(jīng)濟的發(fā)展，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和城市化進程產(chǎn)生積極而深遠的影響。高速鐵路給人們?nèi)粘Ｉ顜順O大便利的同時也給電氣化鐵路供電網(wǎng)帶來比較嚴重的電能質(zhì)量污染。由于鐵路牽引網(wǎng)的單相供電方式和負載機車的四象限PWM整流方式會給供電網(wǎng)引入大量的負序、無功和諧波電流。大量的負序和諧波電流直接威脅著供電網(wǎng)的安全運行，隨著高速鐵路的大規(guī)模建設和電力機車發(fā)車密度的增大，由此給電網(wǎng)帶來的電能質(zhì)量問題會越來越突出，因此研究一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大功率鐵路電能質(zhì)量補償裝置及控制技術(shù)，實現(xiàn)高速鐵路系統(tǒng)高質(zhì)、安全和經(jīng)濟供電，打破國外技術(shù)封鎖，具有十分重要的現(xiàn)實意義和工程應用價值。本論文的研究內(nèi)容來源于“十一五”國家科技支撐計劃“高速列車牽引供電技術(shù)”子任務“高速鐵路供電系統(tǒng)綜合補償及諧波抑制技術(shù)”（項目編號：2009G09-5-1、2、4、7、9、11），在《中國電機工程學報》（Proceedings of the CSEE）2011年5月第31卷13期的論文《用于V/V牽引供電系統(tǒng)下的鐵路功率調(diào)節(jié)器的控制方法研究》中得到了全面闡述。針對鐵路系統(tǒng)的無功、負序和諧波等電能質(zhì)量問題，日本學者提出了一種鐵路功率調(diào)節(jié)器的概念，它采用2個背靠背結(jié)構(gòu)的電壓源變流器，直流側(cè)共用一組電容，交流側(cè)分接于變電所兩供電臂，具有有功功率平衡、無功補償、穩(wěn)定電壓和有源濾波等多種功能，故一直受到國內(nèi)外學者的關(guān)注與青睞?？紤]到牽引供電系統(tǒng)是一個快速變化系統(tǒng)，具有很強的隨機性、波動性和擾動性，常規(guī)的控制方法很難實現(xiàn)對鐵路功率調(diào)節(jié)器的快速，無差動態(tài)調(diào)節(jié)與控制，并有可能產(chǎn)生很大的電壓電流沖擊，損壞補償裝置。為此，作者在深入分析功率調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)模型和補償原理的基礎上，提出了一種新穎的電壓電流雙環(huán)控制方法。通過對系統(tǒng)數(shù)學模型分析，根據(jù)能量平衡原理，提出了電壓外環(huán)的一種復合準PI控制方法，能夠根據(jù)電壓跟蹤誤差準確計算出反饋補償信號，實現(xiàn)對直流側(cè)電壓的快速控制，為裝置的電流補償和穩(wěn)定運行提供了重要的支撐與保障；提出了電流內(nèi)環(huán)的一種基于重復預測的無差拍控制方法，有效結(jié)合重復預測的預測能力和無差拍控制的快速補償功能，抑制電流內(nèi)環(huán)的噪聲干擾，提前補償開關(guān)器件的死區(qū)時間，實現(xiàn)參考電流的快速無差跟蹤，并采用一種基于遺忘因子的遞歸算法對無差拍控制參數(shù)進行動態(tài)優(yōu)化，提高補償裝置的適應性能。針對鐵路系統(tǒng)的快速波動性的特點，論文從電壓電流控制上都做了深入而細致的研究，提出了一套行之有效的控制策略，這將有助于形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鐵路電能質(zhì)量補償裝置，為高速牽引系統(tǒng)的電能質(zhì)量補償提供重要的理論和技術(shù)支持。

根據(jù)《中國鐵路中長期發(fā)展規(guī)劃》，為滿足快速增長的旅客運輸需求，規(guī)劃了“四縱四橫”鐵路快速客運通道以及四個城際快速客運系統(tǒng)，建設客運專線1.2萬公里以上。隨著未來中國高速鐵路系統(tǒng)的進一步建設和發(fā)展，由此帶來的電能質(zhì)量問題將會對電網(wǎng)產(chǎn)生重要的沖擊和影響，因此研究適用于高速鐵路供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量補償裝置拓撲結(jié)構(gòu)，實時負序、無功和諧波的綜合檢測技術(shù)，電壓電流控制技術(shù)及裝置主電路參數(shù)優(yōu)化設計技術(shù)，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高速鐵路電能質(zhì)量補償?shù)睦碚擉w系和工程技術(shù)，具有十分重要的現(xiàn)實意義和工程應用價值。