论文在系统论述现代功率因数补偿技术的发展和应用特点的基础上，分析了在我国电气化铁道上运行的SS系列交直电力机车的功率因数较低和谐波干扰电流问题，从总体上提出了一套分析该问题的理论方法和仿真方法。 针对典型电力机车主电路结构特点和实际运行工况，建立了主电路数学模型，并应用迭代方法求解各模型系数，导出了机车取用电流数学表达式，利用快速傅立叶变换(FFT)仿真计算了机车主电路的各次谐波电流及对功率因数的影响。设计了功率因数补偿及谐波抑制装置并提供了参数选择方法；对装置应用效果实测分析和仿真分析，从理论和实践两个方面说明其有效性。提出了一种牵引变电所无功补偿兼滤波装置(PTF)与车载功率因数补偿装置的定量关系计算方法，为牵引供电、电力机车两部门间的有机配合和电气化铁路功率因数补偿和谐波问题的合理解决提供了理论基础。文章还分析了补偿装置的投切原则和投切过程的控制、保护措施，补偿装置的极限工作状态，补偿电路故障产生的原因以及需采取的措施。