双流制电力机车可在交流牵引供电网或直流牵引供电网下运行,可更加充分的利用各个地区不同供电制式、电压等级的牵引供电系统,并满足不停车切换供电系统的需求。近年城市、地区间基础设施建设的持续增长,双流制电力机车对于解决不同轨道交通间的互联互通问题具有重要的意义。然而受当前牵引供电网络建设的影响,双流制电力机车在国内发展相对滞后,目前主要以牵引系统结构研究为主,而在运行特性方面相对较少,不利于其快速发展,且限制了其大规模应用。本文以双流制机车牵引传动系统暂态特性为切入点,对其拓扑结构、控制策略、运行特性以及系统仿真等进行了研究。本文首先介绍了双流制牵引传动系统的主电路拓扑结构,将系统分为输入级与输出级,分别建立了在不同供电制式下的牵引系统数学模型,根据数学模型提出了相应的控制策略,建立了双流制机车牵引传动系统的仿真模型,对系统的输入级、输出级电路进行仿真验证,结果表明设计的控制策略可以使双流制传动系统快速稳定的达到系统要求。同时,双流制电力机车还需要在单一供电制式下以及不同供电制式切换时实现功率平衡。而供电制式不同会导致牵引系统发生改变,因此文章对系统进行了合理简化,建立了双流制机车统一等效模型,并分析了不同供电制式以及供电模式切换时的功率平衡过程,通过模型可以得出在机车供电制式切换过程中影响功率平衡暂态特性的主要因素。在此基础上,本文提出了一种瞬态能量平衡控制方法,以解决在供电制式切换过程中中间直流电路存在的功率平衡问题,并在仿真模型中对单一供电制式、供电制式切换过程以及功率平衡控制进行了仿真验证。最后,对双流制牵引传动系统直流侧的几种电压不稳定问题进行了分析。针对直流供电模式下,变压器复用平波电抗器引起的纹波增大问题以及切换过程引发励磁涌流问题,分析了绕组串联方式,并提出了一种有源退磁技术,以实现快速稳定的退磁效果。之后本文对恒功率工况下的直流侧电压不稳定问题机理进行分析,提出一种动态解耦的有源阻抗稳定控制方法。基于PLECS以及Matlab/Simulink分别建立了退磁仿真以及恒功率负载仿真模型,并对有源退磁以及有源阻抗控制进行了仿真分析,结果验证了本文提出的有源退磁技术以及有源阻抗稳定控制的可行性和有效性。