随着电气化高速铁路的交通运输体系占比逐年升高,这为加速构建碳中和电力网络体系贡献着不可替代的作用。由于高比例接入牵引供电网的变流器的电力电子变换作用,车-网耦合系统的可控性与能量传输的优质性得到了充分的体现。然而,这也提高了车-网耦合系统的交互失稳的风险。一直以来,人们侧重于研究交互失稳的低频振荡故障,但考虑谐振不稳定现象的研究文献则较少,从而阻碍了其在复杂实际工况中长期稳定运营的保障,其所导致的故障与损失制约了电气化高速铁路的普及。因此,本文内容研究电气化高速铁路车-网耦合系统谐振不稳定机理与抑制策略。首先,对所必要的谐波传递函数法基本理论进行了说明,然后简要介绍了牵引供电网系统、高速列车及车网耦合系统的结构和功能。考虑到现存的文献关于车侧变流器的阻抗模型缺乏在高频段适用的能力,充分结合实际变流器中的频率耦合特性和控制器中非线性环节的特性,利用线性周期时变理论框架对高速铁路牵引供电网和网侧变流器进行了精确的谐波域阻抗建模。并对比分析了非线性环节即模数采样环节与脉宽调制环节对于阻抗特性的影响,结果表明若未考虑其作用更容易在高频范围内误判系统失稳。最后,所建模型通过与阻抗扫频测量方式获得其谐波域阻抗比较,确定所建谐波域阻抗模型的正确性。该模型奠定了分析电气化高速铁路车-网耦合系统谐振不稳定机理和设计失稳抑制策略的基础。然后,基于所建谐波域阻抗模型分析了电气化高速铁路车-网耦合系统谐振不稳定机理。本章首先简要分析了车-网耦合系统谐振稳定性的阻抗分析原理,然后依据数学的矩阵变换将本文所建谐波域阻抗模型简单地转换成等效单输入单输出阻抗模型,既保留所建阻抗模型的准确度,又使分析与测量过程简单有效。仿真扫频结果说明了其模型的准确性并对比阐述了不同文献的阻抗模型特性的区别与联系。最后利用所推导的等效单输入单输出阻抗模型对该系统中存在的多种参量对系统稳定产生的作用趋势进行分析与总结,其谐振不稳定机理分析的准确性由仿真验证与稳定判定的一致性证明,并以此作为依据而提出实际工程建设与运营的提议,而且为谐振失稳抑制策略提供了思路。最后,从以下两个角度进行了失稳抑制研究:第一种方法是提出了考虑控制参数优化的失稳抑制方法,该设计结果在设计阶段无法改变控制的情况下,只依靠调参尽可能地支撑供电网侧阻抗大范围的系统稳定运营。其方法一开始考虑延时的影响下设计电流补偿器的参数、直流侧电压外环补偿器的参数,其次综合供电网强度、锁相环补偿器的参数和系统稳定裕度等因素设计保证在一定网侧强度范围内保持稳定运行的控制参数,结果表明了控制参数优化存在一定的局限性。仿真结果验证了所提考虑控制参数优化的失稳抑制方法的有效性与局限性。第二种方法利用频域无源性理论提出了基于阻抗的无源性增强的失稳抑制方法,可以解决由于系统延时存在导致电流内环和锁相环外环互相耦合从而影响系统交互稳定性的问题。所提出的无源增强的失稳抑制控制可以在无法得知网侧信息和不用引入复杂繁琐的新控制框架的情况下,仅通过简单的开环前馈补偿便能解耦电流内环和锁相环外环,重新塑造车侧阻抗的无源特性,从而确保了车-网耦合交互系统的安全运营。仿真结果验证了所提基于阻抗的无源性增强的失稳抑制方法的有效性。最后,建立相对应的小功率实物模块,进一步验证了所提谐振失稳抑制方法的有效性。