随着我国电气化铁路的覆盖面积不断增大,电力机车得到快速发展。作为电力机车的重要组成部分,大功率低开关频率的辅助逆变电源可为列车用电设备提供稳定的交流电能,保证了列车的正常运行。当辅助逆变器的负载中包含充电机之类的非线性负载时,可能导致逆变器输出电压谐波增大,影响其它负载正常工作。本文研究控制策略的改进,以改善带非线性负载时逆变器的输出波形。本文首先研究逆变器的工作原理,应用状态空间建模法建立了三相逆变器的数学模型,对传统双闭环比例积分(PI)控制策略进行了分析。以充电机对应的三相不控整流型负载作为非线性负载的代表,分析了其工作原理和工作模式。逆变器带非线性负载时,传统双闭环PI控制策略的输出电压谐波较大。为此引入谐振控制器改进控制策略。由于开关频率和控制频率较低,数字延迟对系统性能带来的影响不能忽略,在电流控制环路中加入带延迟补偿的矢量比例积分(VPIc)控制器,以实现加快系统动态响应的目的;在电压控制环路中加入比例谐振(PR)控制器,以实现抑制谐波和提高系统抗干扰性能的目的。保证低开关频率下的系统稳定,研究了逆变器系统的控制参数的设计方法。考虑数字实现中离散化对控制器性能的影响,使用频率响应分析的方法对各种常用的离散化方法进行了比较,采用基于二阶广义积分器方法实现VPIc控制器的等价函数,采用转置的直接II型方法实现PR控制器的等价函数。基于以上设计方法和控制策略实现方式,在Matlab/Simulink软件中搭建了仿真模型,对比了两种控制策略在逆变器带非线性负载,混合带载在半载和满载时的性能。证实谐振控制策略可有效抑制逆变器输出电压中的谐波分量,提高输出电能的质量。本文考虑低开关频率对控制系统的影响,采用与大功率工况相同的开关频率和设计方法。搭建了三相逆变器系统小功率实验样机,同时设计了软件顶层逻辑。实验验证了本文策略的有效性和理论分析的正确性。