随着城市规划的日益完善,我国城市轨道交通系统得到飞速发展。一般直流牵引供电的轨道交通系统采用钢轨进行回流,在回流过程中存在钢轨电位过高和杂散电流泄漏的问题。传统的解决措施是采用钢轨电位限制装置(Over-Voltage Protection Device,OVPD)抑制钢轨电位升高,采用排流柜治理杂散电流泄漏,两者独立控制,相互影响。本文以钢轨电位为研究对象,采用电子负载替代OVPD,在治理钢轨电位的同时抑制杂散电流升高,减小排流柜的投入次数,降低排流柜对钢轨电位的影响,实现钢轨电位与杂散电流的综合治理。首先,本文对直流牵引回流系统进行介绍,根据回流系统结构,建立“钢轨-排流网-大地”三层离散模型,在离散模型下得出钢轨电位和杂散电流分布规律,并分析回流系统参数对钢轨电位和杂散电流的影响。同时在离散模型中加入OVPD和排流柜装置,分析OVPD和排流柜在防护过程中存在的问题。其次,分析可变电阻对钢轨电位和杂散电流的影响,提出将电子负载装置应用于直流牵引供电的轨道交通系统,通过改变电子负载的等效阻值,实现杂散电流和钢轨电位的综合治理。文中介绍了电子负载的拓扑结构和工作原理,并研究电子负载的软开关特性,提高了电子负载的功率密度。根据电子负载的工作模态,在传统电压、电流双闭环的基础上加入变步长扰动控制环节,构成三闭环控制环路,并给出各环路的设计过程。最后,在直流牵引回流系统仿真模型中加入电子负载装置,通过仿真分析,验证了三闭环控制策略的合理性和有效性,同时也验证了电子负载的在钢轨电位治理过程中的可行性,达到了对源端电压控制的目的。通过OVPD、排流柜以及电子负载装置的仿真对比,验证了电子负载在钢轨电位治理过程中的优越性。本文图86幅,表3个,参考文献69篇。