当前,我国铁路高速发展,随之而来的即为高额的牵引供电能耗。光伏发电作为一种无污染、无噪音、维护简单的新能源发电形式,将其通过合理的拓扑以及适当的控制方案接入牵引供电系统,既有助于缓解铁路系统能耗问题,又有利于缓解光伏消纳问题。川藏铁路作为国家重点工程,若能将光伏发电应用于川藏铁路,既有利于缓解川藏线供电压力,又可以缓解西藏地区严重的弃光问题。鉴于此,基于一种电气化铁路背靠背光伏/储能发电系统,本文对其中背靠背变流器的拓扑结构以及控制策略进行了如下研究。首先,基于全桥型背靠背变流器介绍了电气化铁路背靠背光伏发电系统的拓扑结构,考虑储能系统对背靠背变流器工作的12种工况进行了分析。介绍了背靠背变流器的基本控制策略、考虑储能系统的限幅控制策略并进行了仿真验证。结果证明了背靠背光伏发电系统拓扑结构以及控制方案的正确性,并表明考虑储能系统和限幅控制后,光伏电能的利用率大大提高,且可以有效解决有功功率反送的问题。其次,提出了背靠背光伏发电系统的无功补偿与负序补偿策略、补偿电流的计算方法以及背靠背变流器的补偿策略实施方法,并进行了仿真验证。结果表明补偿策略可以大大改善网侧无功、负序问题。提出了计及再生制动能量回收的背靠背光伏发电系统控制策略,针对供电臂存在再生制动能量的工况进行分析并制定了相应的控制策略,最后进行了仿真验证。结果表明背靠背变流器可以在所提控制策略的控制下进行任意方向的功率转移和分配,并起到一定的电能质量补偿作用。搭建了电气化铁路背靠背光伏发电系统缩比实验平台,选取部分工况进行了实验验证。最后,依次提出了单端初级电感变换器（Single Ended Primary Inductor Converter,SEPIC）型背靠背光伏变流器以及模块化多电平变换器（Modular Multilevel Converter,MMC）型背靠背光伏变流器,介绍了其拓扑结构和控制方法,并搭建了仿真模型进行验证。将三种拓扑仿真结果进行对比,分析性能优劣和适用场合,其中,SEPIC型效率最高;谐波问题全桥型结构最轻;动态性能SEPIC型最优;成本上全桥型最低;控制难度全桥型最低。在当前阶段,针对小功率实验平台的搭建以及后续深入研究工作的继续开展,全桥型结构为最佳选择;SEPIC型可实现升降压输出,相比于其他拓扑结构能适应更低的直流母线等级;MMC型适用于大功率场合。