随着现代轨道交通技术的不断发展,高速列车实现高功率密度、轻量化的目标具有重要意义。现阶段轨道交通采用的单相电网供电系统,不可避免地会在牵引系统中间直流环节引起电压二次脉动。通常在直流侧并联无源LC谐振支路消除该脉动,但大大增加了牵引变流器的体积、重量。顺应现代化轨道交通发展的趋势,取消二次谐振环节一直是研究的热点。本文基于混合动力动车组项目,针对无LC谐振环节的牵引变流器展开研究,目标是使该变流器既能驱动储能系统动力电池组实现混合动力,又能去掉二次谐振环节,有效抑制中间直流电压二次脉动,实现双向DC/DC功能和有源滤波功能的集成。在功率解耦的角度对现有可能应用于混合动力牵引变流器的有源功率解耦电路(Active Power Decoupling Circuit,APDC)的拓扑和控制方法进行了归纳总结,最终选定Buck型APDC进行作为有源滤波的主电路拓扑,该方案仅需增加额外的小容量直流滤波电容就能实现两个功能的集成。双向DC/DC控制策略部分,首先根据混合动力系统的功能需求选择双向Buck/B oost作为主电路拓扑。采用状态空间平均法进行数学建模,设计了基于平均电流控制模式的中间直流电压外环、电池电流内环的双闭环控制系统。针对列车实际运行工况的复杂性和现有控制方式动态响应能力的不足,在传统双闭环控制策略基础上引入了负载功率前馈控制进行有源校正。直流有源滤波部分,首先介绍了滤波电路的工作原理和引入实际电容电压脉动量的参数设计方法,并给出补偿性能最优化时的参数选取指标。选择直接电流控制方案,设计了硬件+软件滤波的方式以获取二次电流指令值。现有控制策略大多适用于中低压小功率、开关频率较高的场合,本文的电流跟踪控制技术采用基于准比例谐振控制器(PR)的电流闭环控制;储能电容电压控制技术采用基于PI控制器的双闭环控制。控制策略保持了两种功能的功率等级与开关频率(1kHz)的一致性,电感电流工作于连续模式。在频域内的阻抗分析表明,系统在二倍工频处具有零输入阻抗特性,在低频段具有近似开路的高输入阻抗。借助Matlab/Simulink软件及基于样车实验和牵引变流器地面试验平台进行仿真与实验研究,证明了上述理论的可行性与有效性。图80幅,表5个,参考文献61篇。