(4)谐波污染问题
单相供电的电力机车牵引的感性负载滞后电流与相电压之间的换相角有的竞达到40多度，这换相角的电压缺口，将引起网压强烈振荡，而产生高次谐波电流，严惩污染供电电网，破坏供电网的基波电压电流的质量，致使电机电器温升啬和产生振动。
(5)电磁干扰和电噪音的污染
电气化铁道供电网本身具有电磁场分布的电磁干扰。如上述各类问题的产生加大了电磁严重干扰，和对各种电讯号电噪音的污染。
上述单相供电的铁道电气化供电的严重“电污染”质量问题，已引起供电和用电等有关部门的高度重视。我们建议采用高科技电力电子变换器技术手段，进行彻底治理，以达到较完善的供电质量标准，满足各方面供电、用电的需要。

3高压大功率GTO多电平PWM变换器能够改善和解决“电污染”的供电质量问题
20世纪70年代，“交-直-交”电压型PWM交流变频调速传动技术在内燃机车和电力机车上应用以来，推动了现代各种用途的电力电子高新技术的变换器的发展。尤其高电压大功率GTO器件的发展，进一步促进了多电平PWM变换器向多种功能高压大功率变换器方向发展，变负器调节功能越来越强，变换器输出的电压波形和电流波形越来越接近正弦基波。这种变换器将消除高次谐波、提高功率因数和进行动态无功补偿等等功能集成于一体。为改善电务系统供电质量提供了技术手段。也为无功功率补偿，高压直流输电、实效功率流量控制、相位移动、频率调节、交流调速传动等方面的应用，展示了广阔的前景。

可以予料，为了提高电力系统的供电质量，“交-直-交”电压型的多电平高压大功率PWM变换器技术，交进21世纪大办广泛应用的世纪。清洁能源，清洁电源的发展是大势所趋，采用多电平高压大功率PWM变换器高新技术手段，将是势在必行。
在前面所列的铁道电气化供电系统，带来的电力系统诸多问题，严重破坏了供电部门及其周围用电部门的用电质量。为了解决这些问题，经过充分研讨，我们提出了“多电平高压大功率GTO‘三相与单相背靠背’电压型50HzPWM变换器”高新技术手段，以求较彻底和较集中地解决上述一系列问题。

(1)多电平高电压“3～1‘背靠背’电压型50Hz变换器”工作原理
图2是变换器主电路原理图。
图2中的点划线框内是变换器主电路。图中电力系统的发电厂接到牵引变电所的Y/△110kV/27.5kV三相降压变压器三相输入端，“交-直-交”变换器的“交-直”侧是三相“整流→←逆变”变换器，经中间环节电压型(源)的电容器滤波储能得到恒定填流电压Uα;“直-交”侧变换器是单相“逆变←→整流”变换器，输出27.5kV到隔离牵上变压器，该变压器次边一端接地，一端输送到供电接触网。
该变换器由三相输入经过变换器变成单相输出。实现了四角限可逆的有效功率流量的控制。
该变换器的电路结构:每相变换桥臂由高压大功率GTO器件串联而成，多电平是由中间直流环节的电容器串联对直汉电压进行分压，再由二极管按一定规则箝位联结。要得到M级电平庆由N个GTO器件串联，M=N 1，电容器串联个数也为N个，箝位二极管数目则为L=(M-2)×2或L=(N-1)×2

(2)多电平变换器GTO器件工作状态及其波形
多电平变换器开关器件GTO开关状态及其相电压输出波形如图3所示。