本文着眼于目前研究较少但应用前景广阔的无轨电车供电系统,针对改进的无轨电车供电系统,从控制策略、系统稳定性两个方面展开研究,分析了：(1)进行无轨电车供电系统的典型负荷特性分析,并基于层级控制理论,提出供电系统的分层能量管理控制策略。(2)根据改进的供电系统中各变流器的电路拓扑、控制策略,分别建立PWM整流器、车载充电机、驱动负荷的线性化小信号模型；(3)采用在电力系统分析中广泛应用的小扰动特征分析法,对单个变换器和整个供电系统的稳定性逐一进行分析。在供电系统的能量管理方面,提出了针对无轨电车这一特殊负荷的分层能量管理控制策略。提出下层(车辆级)能量管理和上层(供电站级)能量管理,相互配合,有效减小无轨电车这一特殊负荷对供电站的影响；提高供电系统可靠性,对大规模的双源无轨电车的推广应用具有一定参考意义。在直流供电系统的小扰动稳定方面。首先采用状态空间法建立各变流装置及其控制系统的状态空间平均模型,在此基础上得到直流供电系统的状态空间表达式,计算系统状态矩阵的特征值,用以判定系统的小扰动稳定；同时研究随变流器控制参数变化时系统特征值的轨迹,用以分析控制参数对供电系统稳定性的影响。算例分析表明,当变流器的控制系数增大到一定数值时,将会出现实部为正的系统特征值,系统表现为不稳定。为了分析直流供电系统的暂态稳定,又对算例进行了时域仿真,得出负荷突增时不同控制系数下的母线电压曲线。仿真结果一方面验证了稳定性分析的结果,即控制系数过大时,系统将偏离原来的稳定工作点：另一方面也表明,当控制系统在稳定范围内时,控制系数越大,则电压控制的效果也好。因此,合理选择变流器的控制参数对保证直流供电系统的稳定运行至关重要。本文的研究成果也可以应用于采用类似拓扑的轨道交通、电力等领域,因此具有较为广阔的应用前景。