牵引供电系统的可靠性与稳定性是电气化铁路安全稳定运行重点关注的问题之一。近年来,随着具有“交—直—交”牵引传动系统的新型电力机车的广泛应用,牵引供电系统出现了许多新的供电异常现象。其中,当多辆新型电力机车在站场(动车所或机务段)处于静置升弓整备工况时,易引发牵引供电系统的低频振荡现象,剧烈波动的牵引网电压会导致机车保护闭锁无法正常开出,严重影响正常的铁路运输秩序。目前对上述牵引供电系统低频振荡的研究尚处于初级阶段,尚未对其影响因素、产生机理以及抑制方案等达成共识。为此,本文围绕多车整备工况下的牵引供电系统低频振荡机理分析与抑制方法展开研究,着重解决牵引供电系统低频振荡现象解释不清、机理不明及抑制难题。论文的主要工作有:(1)在牵引供电系统低频振荡现象认识方面,首先,构建牵引供电系统联合同步数据采集系统,制定徐州北铁路枢纽低频振荡实测方案,现场模拟低频振荡发生条件,现场重现并记录牵引供电系统低频振荡发生时系统关键位置电压电流数据;其次,对牵引供电系统低频振荡实测数据进行预处理及分类,并对牵引供电系统低频振荡现象进行有效值表征,发现其有效值波形曲线与瞬时值包络线呈现类似规律,可以更加清晰地展示系统低频振荡规律现象;然后,基于矩阵束算法,提取牵引供电系统低频振荡的关键振荡模态信息,包括振荡频率、阻尼比、留数及特征值;最后,基于实测分析,详细归纳总结了牵引供电系统低频振荡现象实际特征及规律,通过现场实测方案制定、现场实测实施、现象捕捉、实测数据分析挖掘及仿真重现等全过程,对牵引供电系统低频振荡现象进行全面且深入认识。(2)在牵引供电系统低频振荡分析建模方面,针对牵引供电系统低频振荡发生的实际条件,首先,基于阻抗分析法的基本原理,推导建立了包含“区域电网-牵引供电系统—新型电力机车”的车网互联系统阻抗分析模型,主要为牵引负载的供电系统等效输出阻抗模型和牵引负载系统等效输入阻抗模型;其次,依据状态空间平均及平衡点线性化理论,推导建立了综合考虑功率电路及控制策略的车网互联系统小信号分析模型;最后,基于MATLAB/Simulink仿真工具及课题组的软硬件实验基础,搭建多车网互联及简化车网互联系统时域仿真模型,并构筑车网互联系统小功率模拟实验平台,可为数学机理分析提供有效的补充与验证手段。(3)在牵引供电系统低频振荡现象解释及机理阐释方面,首先,基于阻抗法物理背景信息明确的特点分析不同阻抗条件下车网互联系统的稳定性,实现对牵引供电系统低频振荡现象的发生提供理论说明,并分别从电源子系统和负载子系统的角度具体分析车网互联系统低频振荡的关键影响因素及变化规律;然后,基于车网互联系统小信号分析模型,将Bode图与特征值分布图相结合,分析实际运行工况变化对车网互联系统稳定性与动态特性的影响及规律;最后,综合频域分析、时域仿真分析与实验分析结果,提出由于实际工况变化导致车网互联系统控制器与控制对象的不匹配机理,为多车整备工况下牵引供电系统低频振荡现象的发生提供了机理阐释与理论指导,有效弥补了当前车网不匹配机理解释缺失的不足。(4)在牵引供电系统低频振荡抑制方面,首先,在车网互联系统阻抗分析的基础上,提出一种基于网侧阻抗优化的牵引供电系统低频振荡抑制方案,并参与在徐州北牵引变电所顺利实施牵引变压器扩容改造工程,实际运行与现场测试表明所提方案能够有效地改善牵引供电系统低频振荡情况;依据车网互联系统低频振荡的不匹配机理,验证了控制器参数对系统影响及变化规律,进而提出了一种基于负载侧控制器参数自适应调节的牵引供电系统低频振荡抑制方法,实验验证表明其是一种对原有系统改变最小且经济实用的抑制牵引供电系统低频振荡现象的有效方法;最后,联合上述两种从不同角度开展的抑制措施,辅以铁路供电及运输组织调度方面的优化建议,构筑牵引供电系统低频振荡的综合抑制体系。本文形成了包含牵引供电系统低频振荡实测分析、小信号分析建模、车网互联系统稳定性与动态特性评估、牵引供电系统低频振荡机理及牵引供电系统低频振荡综合抑制方案的理论体系,联合运用现场实测、频域分析、时域仿真及实验验证等全面的分析手段,切实提高了牵引供电系统的供电稳定性与可靠性,为有效降低牵引供电系统低频振荡的影响提供理论与技术指导。