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随着我国高速铁路的迅速发展,大量动车组和电力机车在城际铁路、客运专线、提速线路上投入运行,使车网耦合系统更加复杂化。动车组和电力机车高度密集运行使牵引网网压、网流出现低频振荡现象,导致了牵引封锁,影响高速铁路的稳定运行。针对以上问题,本文以抑制车网耦合系统低频振荡为目的,以单相动车组整流器为研究目标,提出了基于端口受控的耗散哈密顿(Port Controlled Hamiltonian with Dissipation,PCHD)数学模型和欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)数学模型的两种无源控制方法,并在半实物平台进行验证。首先,针对单相动车组整流器的非线性特性,提出互联和阻尼分配的无源控制(Interconnection and Damping Assignment Passivity-Based Control,IDA-PBC)方法。对动车组牵引传动系统建模,得到单相整流器的等效电路。根据整流器的广义状态空间平均(Generalized State Space Averaging,GSSA)模型建立动车组整流器基于PCHD的数学模型;采用互联和阻尼分配思想,利用互联矩阵和阻尼矩阵加快系统能量耗散,从而无需求解偏微分方程得到动车组整流器的IDA-PBC控制器。通过仿真验证该方法具有较好的控制性能和对低频振荡的抑制效果。此外,通过快速傅里叶变换(Fast Fourier Fransform,FFT)和基于估计参数旋转不变性技术(Estimating Signal Parameters Based on the Rotational Invariance Technique,ESPRIT)对牵引网信号进行模态分析,结果表明IDA-PBC控制器可抑制对称频率分量,且有效降低了第3次、第5次等谐波分量。其次,为了更好地抑制车网耦合系统低频振荡现象,提出了基于EL数学模型改进的无源控制(Passivity-Based Control,PBC)方法。建立动车组整流器在dq坐标系下的EL数学模型;根据整流器的控制目标求取系统期望平衡点,并在此基础上设计系统的能量误差函数;采用阻尼注入方法使系统能量误差函数在平衡点处最小,使得系统快速稳定,从而设计动车组整流器改进的PBC控制器,同时实现了有功功率和无功功率的解耦控制。与传统方法及前文设计的方法比较,通过仿真实验证明该方法不仅具有较好的性能,对低频振荡现象的抑制效果也是最好的,并且具有较强的鲁棒性。最后,为了证明本文所提出方法的有效性和正确性,搭建了RT-LAB全数字实时仿真平台和dSPACE半实物平台。以牵引网低频振荡现场实际波形为参照,在以上平台上成功再现了牵引网低频振荡现象。对本文提出的两种抑制低频振荡的方法进行了验证,试验结果进一步表明该两种方法对低频振荡抑制的有效性,其中第二种方法的抑制效果更好。