随着我国电气化高速铁路的快速发展,电气化铁路网运行的动车组数量大幅增加。高密度运行的动车组可能会引发车网电气耦合系统低频振荡(Low-Frequency Oscillations,LFOs),严重影响轨道交通运输的正常进行。现有的LFOs的抑制方法,如改进动车组的控制策略、在牵引网侧增设补偿装置,均并未能从机理上详细分析各方法的抑制原因。本文尝试基于谐波状态空间(Harmonic State-Space,HSS)对车网电气耦合系统及补偿装置进行小信号阻抗建模;建立了基于HSS的中国铁路高速(China Railway High-speed,CRH)5型动车组小信号阻抗模型,基于阻抗稳定性分析方法分析了低频振荡机理及影响因素;基于HSS建立了单相级联H桥型静止同步补偿器(Cascaded H-Bridge Static Synchronous Compensator,CHB-STATCOM)小信号阻抗模型;并对接入CHB-STATCOM装置的车网电气耦合系统进行阻抗稳定性分析。首先,论文搭建了基于HSS的车网电气耦合系统小信号阻抗模型。搭建了基于HSS的单相整流器小信号阻抗模型,推导了基于HSS的CRH5型动车组小信号阻抗模型;通过Matlab/Simulink平台以及Star Sim半实物平台对所搭建的CRH5型动车组模型进行验证;基于所搭建的模型,采用阻抗稳定性分析方法,分析了低频振荡现象产生的机理;研究了动车组接入数量与网侧参数对车网电气耦合系统的稳定性影响。其次,论文搭建了基于HSS的单相补偿装置小信号阻抗模型。采用了适用于车网电气耦合系统的单相CHB-STATCOM装置;分别搭建了开环控制及闭环控制下基于HSS的CHB-STATCOM装置小信号阻抗模型;通过Matlab/Simulink平台以及Star Sim半实物平台对两种控制下的模型进行了验证。最后,论文基于搭建的基于HSS的车网电气耦合系统及补偿装置小信号阻抗模型,分析了补偿装置的接入对车网电气耦合系统稳定性影响。从阻抗角度分析了CHBSTATCOM装置抑制车网电气耦合系统低频振荡的机理;分析了CHB-STATCOM装置对车网电气耦合系统稳定性的影响;通过Matlab/Simulink平台对稳定性分析结果进行了验证。