随着我国高速铁路的快速发展，客运列车的不断提速还面临着众多挑战，牵引传动系统轻量化是高速列车发展与进一步提速的关键点。电力电子变压器(powerelectronictransformer，PET，下文简称机车)是实现轻量化的有效途径，但其并入牵引供电网会形成一个更复杂的车网耦合系统，与传统机车相比，车-网耦合电气振荡失稳现象将更为复杂多变。尤其是牵引供电网是弱网的情况下，会造成电气化铁路频繁出现牵引供电网-机车之间的稳定性问题，如低频振荡、谐波谐振与谐波不稳定等问题。其中车网耦合系统低频振荡问题易造成网压持续低频波动，引发变电所和机车保护误动作，对牵引供电系统设备安全构成严重威胁，同时对同一供电臂下其他机车的正常开行造成严重影响。本文针对基于车载电力电子变压器机车的低频振荡问题，首先搭建车网耦合系统时域仿真，然后对低频振荡的产生机理和影响因素进行分析总结，最后离线数字仿真及半实物实时仿真再现低频振荡现象，给出了相应的低频振荡抑制措施。本文主要内容如下：
　　首先介绍牵引供电网-机车耦合系统低频振荡的研究背景和意义，对车网耦合系统仿真建模研究现状、低频振荡产生机理与分析方法及低频振荡抑制措施研究现状进行简要综述，并通过对现场发生的低频振荡进行归纳、总结，给出低频振荡的规律和特点，为开展牵引供电网-机车数学模型、稳定性分析及硬件在环实时仿真提供解决思路。
　　然后介绍牵引供电网-电力电子变压器数学模型，牵引网采用AT供电方式下的链式网络等值π型模型。针对车网耦合低频振荡现象，由于其发生在机车轻载或空载工况下，此时机车变流器的后级逆变器没有工作，只有网侧变流器在工作，因此机车重点介绍其主电路及控制模型。
　　其次以级联12模块的电力电子变压器作为研究对象，基于稳定点小信号系统分析方法建立级联H桥整流器在dq坐标下的等效频域阻抗模型，得到其传递导纳矩阵。并与牵引供电网等效阻抗进行统一建模，获得车网耦合系统的闭环传递函数模型，用以分析车网耦合系统的稳定性。利用奈奎斯特判据判断系统稳定性，分析了牵引网阻抗、接入牵引供电系统机车数量、锁相环参数、电压环电流环控制参数对系统稳定性的影响，得到其稳定性影响规律。
　　最后借助Matlab/Simulink仿真软件和DSP控制器+RT-LAB的硬件在环实时仿真平台，通过改变接入系统的机车数量、机车控制参数等，模拟再现了机车临界振荡收敛及振荡不稳定现象。在车网参数影响规律理论分析的基础上，提出相应有效的抑制措施。为验证其有效性，编写基于TMS320F28335控制器的单相级联H桥整流器dq轴电流控制算法并开展半实物实时仿真测试，与Simulink仿真结果和理论分析结果对比研究，实时仿真结果证明了抑制措施简单有效。