铁路运输在保障人民生活和促进国民经济等方面发挥了巨大的作用,保障其安全可靠运行至关重要。伴随着交直交型机车和动车组广泛应用于轨道交通运输,一些新的问题也逐渐涌现,由于车网参数不匹配造成的牵引网高次谐波谐振事故时有发生。为了解决这一问题,对电气化铁路的牵引网阻抗频率特性进行研究具有十分重要的现实意义。因此本文通过外加谐波源变流器作为激励源的方式对牵引供电系统的阻频特性展开深入研究,并设计开发一套能应用于实际场合测量牵引供电系统阻频特性的装置。测试装置的原理是:将级联H桥型变流器通过变压器与牵引网连接,吸收基波有功功率,通过控制算法将其转换为谐波功率,向牵引网中注入频率和幅值可调的谐波电流。利用数据采集系统记录变压器高压侧的电压、电流,利用间谐波差值算法计算牵引网在不同频率下的阻抗值,绘制出牵引网的阻抗频率特性曲线,从而的到牵引网的谐振频率。本文首先对本测试装置的功能进行了介绍,对装置的制作方案进行了比较和分析并确定了级联H桥型变流器的拓扑结构。之后研究了牵引网谐波阻抗的测算方法,包括背景谐波的影响和间谐波阻抗差值算法。在Matlab/Simulink中搭建了采用级联H桥结构的测试装置模型,验证了装置的可行性。研究了测试装置的主电路拓扑的数学模型,通过变流器的电压输出公式分析了装置发出谐波的纯净度。分析了测试装置的电气参数的约束条件,并根据约束条件和初始参数进行了选取了装置的额定参数。在此基础上对功率开关管、电容、电感进行了选取。对装置的相关配套设备进行了选型和研究,如测量传感器、供电电源等,并配置了必要的继电保护装置以保证装置的安全。研究了配套降压变压器的技术方案和测试装置设备的布局。结合工程实际设计了装置制作的施工纸图,并完成了主控系统FPGA程序的编写。在实验室搭建了小功率平台用以测试阻抗网络,对数据进行了分析处理,得到了阻抗特性曲线,验证了装置的可靠性、控制系统的功能性和整体设计的合理性。完成了实际装置的生产制作,进行了功率单元和变压器的出厂实验。最后进行了测试系统的整体联调。