环境污染与能源紧缺问题日益严峻,世界能源加快向多元化、清洁化、低碳化转型。近年来,光伏发电作为可再生清洁能源的代表走入人们的视野,并以明显优势逐渐接替传统能源成为时代的新宠。目前,我国电气化铁路发展迅速,推进“绿色交通”建设是新时代的发展方向,实现铁路低碳化运输的关键主要在于降低牵引供电系统传统用能。如果将光伏接入牵引供电系统,既可以优化牵引能耗结构、提升光伏消纳水平,又能够在一定程度上降低电气化铁路对电力系统的供电需求,符合国家节能减排的发展方向。因此,对光伏接入牵引供电系统的适应性分析与优化控制研究具有重要意义和良好的应用前景。首先,本文阐述了光伏发电系统与牵引供电系统的基本原理与建模,提出了一种光伏接入牵引供电系统的拓扑结构,基于MATLAB/Simulink仿真平台,搭建了光伏-复线全并联AT牵引网-牵引负荷联合仿真模型,对模型的正确性与有效性进行验证,并从牵引网电压分布特性、网侧负序电流特性及系统谐波交互特性三个方面,研究了光伏接入牵引供电系统对电能质量的影响。其次,本文介绍了模态分析方法的基本原理与设计流程,基于光伏系统结构和逆变器控制策略,构建了光伏接入牵引供电系统的等效模型,基于MATLAB仿真平台,从牵引网长度、牵引负荷功率、动态运行以及外界环境条件变化四个方面,分析了光伏接入牵引供电系统的适应性,研究了系统的谐波谐振特性及变化规律,并定量计算了各节点对于谐振的参与程度。最后,本文选取磷酸铁锂电池作为储能装置,基于虚拟同步发电机的工作原理与建模方法,研究了一种基于虚拟同步发电机的光伏接入牵引供电系统功率平抑控制方法,基于MATLAB/Simulink仿真平台,对此进行仿真分析与研究,验证了控制策略的有效性,实现了光伏接入牵引供电系统的优化控制,解决了光伏接入牵引供电系统的暂态功率波动问题。