随着高速铁路运行范围扩大,多条铁路线路开设于山区路段,当列车运行于长大坡道区段,动车组较大的牵引、制动功率及列车向牵引网注入的谐波电流对该区段牵引网电压水平的影响日益突出,危害列车行车安全。因此有效抑制列车运行于长大坡道路段时的牵引网电压波动对电气化铁路安全、稳定运行十分重要。本文建立了高速铁路牵引供电系统及动车组模型,分析了列车运行于长大坡道区段的运行特性及电压波动机理。给出基于车载储能的牵引网电压波动补偿方案,研究车载储能系统的控制方法及能量管理策略,仿真验证了所提方案的有效性。主要研究内容如下:（1）建立高速铁路牵引供电系统及动车组模型。研究了动车组牵引传动系统整流器及逆变器的拓扑和控制原理,利用瞬态电流方法控制整流器,采用基于转子磁场定向矢量控制方法控制逆变器。为实现对列车运行过程的模拟,分析了动车组牵引特性及制动特性。结合所搭建的模型仿真分析了列车运行的全过程,模型具有正确性,为下文分析牵引网电压波动及电压补偿提供研究基础。（2）研究了列车运行于长大坡道段可能发生的因工况引起的电压波动及因谐波注入引起的电压波动问题。通过负载转矩模拟线路条件的变化,仿真分析列车在长大坡道段的运行情况。推导了爬坡、下坡工况引起的电压波动及谐波注入引起的电压波动的产生机理,仿真分析了电压波动的规律。结果表明:列车牵引、制动功率越大,列车距牵引变电所距离越远,因工况引起的牵引网电压波动越大;由于牵引网谐振频率与牵引网长度呈反比,列车运行于长大坡道区段牵引网电压谐波含量较普通线路更高。（3）考虑牵引网电压波动对列车运行的影响,提出基于车载储能系统的电压补偿方案。分析了车载储能对两类电压波动问题的补偿原理,根据储能系统的控制目标,研究了基于M-PR控制的储能系统变流器控制策略。结果表明该方案能够有效抑制所提的电压波动问题。（4）研究了储能系统接入后的能量管理策略。采用基于阈值法的能量管理策略对储能系统充放电功率进行规定,进一步提出基于模糊控制的能量管理策略对储能系统输出功率进行优化。仿真分析得到了两种能量管理策略下牵引网输出功率及储能SOC变化曲线。结果表明,模糊控制能量管理策略下储能系统可根据列车运行情况进行输出功率的自适应调整,补偿后牵引网电压波动量有所减小。最后,对储能系统的容量配置进行研究。