我国现行的牵引供电制式会在电网系统中产生严重的电能质量问题。同时,由于气象条件的差异,我国部分地区经常发生接触网覆冰的现象。上述问题不仅妨碍铁路系统的高效运营,还会影响牵引供电系统的安全和稳定。而大功率变流装置的相继问世,为解决上述问题提供了充足的技术支持。本文研究一种同相供电系统在线防冰方案,利用同相供电技术解决电能质量问题,并在分区所加装潮流控制器以实现功能扩展,达到在线防冰的目的。本文首先建立了组合式同相供电系统数学模型,研究同相供电系统的电流检测算法和控制策略。研究了一种同相供电系统在线防冰方案,将电能质量综合补偿原理与在线防冰策略相结合,推导防冰工况下潮流控制器不同端口补偿电流的计算方法,以同时满足电能质量治理和在线防冰的需要。以直供和AT供电方式为例,分析了不同运行方式下防冰电流和机车负荷电流的综合分布,以全并联AT供电方式为研究重点,以全并联AT牵引网中的电流分布规律为依据,推导实际防冰电流的计算方法。利用贵昆线实测数据,验证了防冰电流计算方法的正确性。基于MATLAB/Simulink平台搭建单线直供、单线AT和全并联AT仿真模型,仿真实现了不同运行方式下的在线防冰功能和电能质量治理功能,验证了同相供电系统在线防冰方案的正确性和可行性,为工程设计与应用提供了重要的理论依据。