随着我国电气化铁路覆盖率不断提升以及高速动车组的发展,传统牵引传动系统中变压设备体积大、重量重的问题极大限制了我国铁路轻量化、高速化的发展。电力电子牵引变压器(Power electronic traction transformer,PETT)通过采用新型电力电子器件、大功率变流新技术,有效的实现了设备的小型化和轻量化,并且有可控性好、功率密度大、智能化水平高等优点,对我国高速铁路的未来发展有重要意义。本文以电力电子牵引变压器为研究对象,从适于我国牵引传动系统的电力电子牵引变压器拓扑结构研究入手,并分析其数学模型以及工作原理的基础上,将输入级、隔离级的控制策略作为研究重点,优化了其抗扰动和电能质量方面的性能。主要工作如下∶首先,对电力电子牵引变压器的拓扑结构和数学模型展开了分析。通过分析电力电子变压器工作原理,将电力电子变压器分为单级式、两级式和三级式三种主要PET形式,分析了各自的优缺点,并根据我国铁路牵引供电系统提出了适于我国电力电子牵引变压器结构。然后分别对输入级单相AC/DC整流器和隔离级DC-DC变换器进行研究,分析其拓扑结构和工作原理,建立了数学模型。其次,对输入级的控制策略进行了研究。针对单相PWM整流器采用功率预测控制策略存在的不足,本文提出了在功率预测控制中加入梯度计算法,对电路实时参数进行参数估计的方法,并建立了仿真模型进行了仿真分析。仿真结果表明,基于参数估计的功率预测控制策略,在系统网侧电压突变时,直流侧电压有更好的稳定性,且有功功率和无功功率更符合参考值,在参考值变化时有更好的响应能力,系统抗干扰能力更强。再次,对输入级输出侧电压平衡问题进行了研究。通过对级联H桥输出侧电容电压不平衡成因进行分析,并结合对传统基于比例式脉冲补偿策略研究的基础上,提出了采用模糊自适应PI的改进型策略,并通过搭建三级级联H桥的仿真模型,验证了该策略在受到内外扰动时有良好的电压平衡效果。最后,对隔离级DC-DC变换器控制策略进行了研究。通过对单移相控制策略及其工作模式的研究,并分析了存在的不足。针对DAB在单移相控制方法动态响应慢、无功电流无法控制等问题,本文提出了基于矢量控制的控制策略,并对两种控制策略分别搭建了仿真模型。通过仿真分析,矢量控制策略有更好的动态响应能力并且可以对无功电流进行控制,具有实际的工程价值。