随着我国电气化铁路的飞速发展,新型电力机车大量投入运营。由于机车变流器的开关频率更高,牵引供电网与机车间产生了复杂的交互现象,牵引供电系统低频振荡现象频发,牵引网电压、电流波形的大幅振荡致使机车无法正常启动,严重影响铁路系统安全稳定运营。特别当牵引供电网条件较为薄弱时,更易引发低频振荡。针对这一问题,本文以实际牵引供电网与CRH5型机车组成的车网系统为例,利用阻抗比判据,分析了牵引供电网与机车各自影响系统稳定性的关键因素,阐述了薄弱牵引供电网引发低频振荡的内在原因,并提出了提高系统稳定性的振荡抑制措施。首先,分别建立牵引供电网等效阻抗模型和机车变流器输入阻抗模型以级联形成车网系统。建立外部电网、牵引变电所主变压器和牵引网传输线路三部分阻抗,构成牵引供电网阻抗模型。同时通过调研多地牵引供电系统参数,得到实际牵引供电网的阻抗范围。根据CRH5型机车结构及其控制策略,推导了考虑SOGI、PLL、DVC、ACC等控制环路的机车变流器闭环dq阻抗模型表达式。其次,基于建立的车网系统阻抗模型,解析了机车输入阻抗的负阻尼表达式,指出了该成分的产生原因。通过进一步推导系统阻抗比矩阵特征值表达式,利用阻抗比判据,研究了牵引供电网阻抗和机车输入阻抗之间匹配不当的根本原因。然后验证了系统各参数对稳定性的影响规律。参考传统电力系统短路比指标,给出车网系统短路比指标SCRt及其表达式,以此验证系统中牵引供电网较弱时该指标的取值范围。接着,根据川藏铁路部分供电网络结构和设计参数,分别计算了正常供电和故障情况下的牵引供电网阻抗,利用理论和仿真模型讨论了不同情况下各地允许接入的最大机车数量。利用多地实际牵引供电网阻抗对给出的振荡机理进行仿真验证,分别计算了各地车网系统在临界稳定状态下的SCRt,得到牵引供电网处于不同薄弱程度时车网系统短路比指标范围。最后,基于分析所得振荡机理和稳定性影响因素,分别在网侧和车侧给出了提高稳定性手段:给出了牵引供电网在建设规划时可参考的设备原则;根据机车侧输入阻抗负阻尼的产生原因,提出加入前馈环节以实现虚拟电容增强系统稳定性,并根据稳定性要求和系统动态特性要求给出了参数设计的边界,利用仿真验证了该抑制措施的有效性。