2008年8月中国第一条具有完全自主知识产权、世界一流水平的高速铁路——京津城际高铁通车运营，拉开了中国高速铁路建设和运营的序幕。中国高速铁路将在世界上率先实现运营时速350公里以上，必将对中国经济的发展，促进产业结构优化和城市化进程产生积极而深远的影响。高速铁路给人们日常生活带来极大便利的同时也给电气化铁路供电网带来比较严重的电能质量污染。由于铁路牵引网的单相供电方式和负载机车的四象限PWM整流方式会给供电网引入大量的负序、无功和谐波电流。大量的负序和谐波电流直接威胁着供电网的安全运行，随着高速铁路的大规模建设和电力机车发车密度的增大，由此给电网带来的电能质量问题会越来越突出，因此研究一种具有自主知识产权的大功率铁路电能质量补偿装置及控制技术，实现高速铁路系统高质、安全和经济供电，打破国外技术封锁，具有十分重要的现实意义和工程应用价值。

本论文的研究内容来源于“十一五”国家科技支撑计划“高速列车牵引供电技术”子任务“高速铁路供电系统综合补偿及谐波抑制技术”（项目编号：2009G09-5-1、2、4、7、9、11），在《中国电机工程学报》（Proceedings of the CSEE）2011年5月第31卷13期的论文《用于V/V牵引供电系统下的铁路功率调节器的控制方法研究》中得到了全面阐述。

针对铁路系统的无功、负序和谐波等电能质量问题，日本学者提出了一种铁路功率调节器的概念，它采用2個背靠背结构的电压源变流器，直流侧共用一组电容，交流侧分接于变电所两供电臂，具有有功功率平衡、无功补偿、稳定电压和有源滤波等多种功能，故一直受到国内外学者的关注与青睐。考虑到牵引供电系统是一个快速变化系统，具有很强的随机性、波动性和扰动性，常规的控制方法很难实现对铁路功率调节器的快速，无差动态调节与控制，并有可能产生很大的电压电流冲击，损坏补偿装置。为此，作者在深入分析功率调节器的结构模型和补偿原理的基础上，提出了一种新颖的电压电流双环控制方法。通过对系统数学模型分析，根据能量平衡原理，提出了电压外环的一种复合准PI控制方法，能够根据电压跟踪误差准确计算出反馈补偿信号，实现对直流侧电压的快速控制，为装置的电流补偿和稳定运行提供了重要的支撑与保障；提出了电流内环的一种基于重复预测的无差拍控制方法，有效结合重复预测的预测能力和无差拍控制的快速补偿功能，抑制电流内环的噪声干扰，提前补偿开关器件的死区时间，实现参考电流的快速无差跟踪，并采用一种基于遗忘因子的递归算法对无差拍控制参数进行动态优化，提高补偿装置的适应性能。针对铁路系统的快速波动性的特点，论文从电压电流控制上都做了深入而细致的研究，提出了一套行之有效的控制策略，这将有助于形成具有自主知识产权的铁路电能质量补偿装置，为高速牵引系统的电能质量补偿提供重要的理论和技术支持。

根据《中国铁路中长期发展规划》，为满足快速增长的旅客运输需求，规划了“四纵四横”铁路快速客运通道以及四个城际快速客运系统，建设客运专线1.2万公里以上。随着未来中国高速铁路系统的进一步建设和发展，由此带来的电能质量问题将会对电网产生重要的冲击和影响，因此研究适用于高速铁路供电系统的电能质量补偿装置拓扑结构，实时负序、无功和谐波的综合检测技术，电压电流控制技术及装置主电路参数优化设计技术，形成具有自主知识产权的高速铁路电能质量补偿的理论体系和工程技术，具有十分重要的现实意义和工程应用价值。