随着我国“四纵四横”的客运专线以及城际客运系统获得国务院的批复,高速电气化铁路的建设已在我国全面铺开。2014年我国提出“一带一路”的发展战略,大力推动了我国高速电气化铁路的核心技术对外输出。但是,电力机车过分相时的暂态过程会严重影响机车的安全运行,可能会导致系统中的设备损坏、保护误动作、加速绝缘老化。所以研究电力机车过分相的暂态过程并提出相应的抑制措施对于提高电力机车安全性具有一定的促进作用。主要研究内容如下:(1)定义了电力机车过分相过程中的暂态区域,其中车载断电自动过分相定义为6个暂态区,地面开关自动过分相定义为3个暂态区域;分析了各个暂态区域的物理过程,构建了对应的等效电路,研究了电力机车过分相各个暂态区域的电压暂态过程,推导得到各个暂态区域数学表达式。(2)引入多导体传输线理论,推导出传输线的R、L、G和C参数矩阵并进行合并简化,将简化的参数矩阵变为π型参数矩阵,建立了AT供电方式下牵引网数学模型(供电臂模型、过分相过渡区模型和过分相惰性无电区模型);设计了AT供电方式下牵引网参数计算的GUI界面。(3)以CRH2和谐号动车组为研究对象,分析了四象限变流器、牵引逆变器和牵引电机的原理,建立了包含降压、变流‘逆变和牵引的四部分的电力机车模型。在此基础上,分析了动车组牵引特性,研究了含有整流、逆变和牵引环节的动力单元的动态特性。(4)以牵引网数学模型和电力机车模型为基础,建立了车网联合仿真系统,进行了电力机车过分相暂态过程的实验研究。研究表明:车载断电自动过分相暂态过程是由机车位置变换引起的,其中在最大的过电压会达到额定电压的2.74倍,而暂态过电流可达到额定电流的5-8倍。地面开关自动过分相的暂态过电压可达到额定电压的1.83倍。而地面开关自动过分相暂态过程是由地面开关的切换引起的,其中最大暂态过电压倍数可到达1.83倍。(5)根据过分相的结构的不同,采取了不同的抑制措施。针对车载断电自动过分相,采用加装RC阻容保护器和加装MOA避雷器的方法来抑制过分相暂态过程。通过仿真研究表明,加装RC阻容保护器后,过分相暂态过电压下降了20%~30%;而加装MOA避雷器后,过分相暂态过电压下降了35%~40%。然而,针对地面开关自动过分相,采用加装合闸电阻来抑制暂态过电压。通过仿真研究表明,合闸电阻对于开关切换造成的暂态过电压过程具有明显的抑制效果。