我国电气化铁道现有牵引供电系统存在负序、无功、谐波和“过电分相”等问题,制约了高速、重载铁路的发展。同相供电系统的提出较好地解决了现有牵引供电系统存在的问题,顺应了电气化铁路的发展趋势。通过对同相供电系统进行负荷过程仿真,可得到各种供电方式、运行方式、补偿方式下各供电指标和综合潮流控制器输出功率,为同相供电系统的设计提供依据。本文首先介绍了综合潮流控制器结构和平衡变换原理。利用满意优化补偿理论,推导出基于不同接线方式牵引变压器的同相供电系统下综合潮流控制器容量模型和电能质量模型,并分析了综合潮流控制器类型和牵引变压器接入相序对综合潮流控制器容量的影响。在不考虑补偿谐波情况下,提出了4种补偿方式以及相应的补偿度计算方法。对综合潮流控制器进行数学建模,在现有牵引变电所等值电路的基础上,推导出同相牵引变电所等值电路,进而求解戴维南等值电路。利用平行多导体传输线理论和链式网络结构,提出基于牵引变电所和整条线路的同相供电系统仿真数学模型,并给出了相应的牵引供电负荷过程计算流程。利用Visual C++2005.Net软件开发平台,在牵引供电仿真分析软件的基础上,利用基于牵引变电所的同相供电系统仿真数学模型开发同相供电仿真分析软件。该软件实现了基于运行图的多列车运行仿真,同时具有进行单次列车计算、单次短路计算、区间列车计算、区间短路计算等功能,为研究牵引网电压和钢轨电位分布规律提供有力支持。最后对某条普速线路进行建模仿真,得到了同相供电系统在不同补偿方式下的仿真结果,并与现有牵引供电系统仿真结果进行对比。仿真结果表明了本文提出的4种补偿方式、同相供电系统仿真数学模型的正确性,该软件适用于同相供电系统仿真分析。