随着高速铁路的快速发展,大量电力电子变换器被投入使用,而当多车与牵引网相连接时,会产生网侧电压和电流低频振荡现象,从而导致牵引网封锁,高速铁路无法正常运行。目前针对车网系统低频振荡现象的相关研究大多采用基于阻抗建模的方法,这种方法可以通过奈奎斯特判据很直观地得到系统的稳定性情况,而无法深层次揭示其机理。针对这种问题,本文以CRH5型动车组为例,采用基于状态空间平均建模方法对连接到非理想电网的单相车网系统的稳定性进行分析。论文的主要工作如下:首先,建立连接到非理想电网的单相车网系统模型。采用状态空间平均建模方法,推导了连接到非理想电网的整流器主电路结构;随后根据有限的有关CRH5型动车组整流器控制器的资料,搭建了一个采用dq电压电流闭环控制器结构。为分析低频振荡现象,将系统简化为戴维南电路,整理得到连接到非理想电网的单相车网系统的状态方程,为接下来的系统稳定性分析提供基础。其次,基于混合势函数理论的稳定性判据,对连接到非理想电网的单相车网系统进行稳定性分析。尝试了适用于车网系统的混合势函数理论并建立数学模型,可以通过计算得到系统随不同参数变化的稳定性边界并通过边界来判断系统稳定性。最后,基于状态空间平均模型,通过状态方程求取系统平衡点,并在其附近运用特征值法绘制系统根轨迹图,得到系统的稳定性情况。对比研究了两种不同的线性化方法来分析连接到非理想电网的单相车网系统的稳定性。研究结果显示基于雅可比矩阵理论分析方法可以简单明了地得到系统发生低频振荡的频率,并且可以分析系统随不同电路参数、控制参数变化时的系统稳定性边界;基于Floquet理论的稳定性分析方法争对周期系统,只能分析某一参数对系统稳定性的影响。此外,仿真和半实物结果均验证了理论分析的正确性。本文讨论了不同参数对单相车网系统低频振荡的影响,并且揭示了系统低频振荡的机理,为高速铁路稳定运行提供了参考建议。