随着我国铁路行业的飞速发展,大功率电力电子设备被广泛应用于各系列动车组,而大量的信号设备与电缆都集中在车底,导致车内外电磁环境日趋复杂。鉴于牵引变流系统是动车组主要低频电磁骚扰源之一,为了研究高速列车车底的低频电磁特性,本文以CRH2型动车组的牵引变流器系统为主要研究对象,建立了牵引变流器和牵引电动机的内部模型,并仿真分析了输出电流谐波。在此基础上,研究了牵引系统输出电流引起的动车组车底低频磁场的分布特性。首先,从牵引变流器的结构着手。考虑到CRH2型动车组采用的是三电平式拓扑结构,将其与传统的两电平电路进行比较,分别描述了三电平整流器与逆变器的电路结构,并且通过对等效开关原理图的分析,得出了不同工作模式下的状态变化。其次,根据脉冲宽度调制原理,详细介绍了SPWM的调制机理及方法。将牵引变流系统分为整流电路和逆变电路,并在Ansys Simplorer平台上分别搭建了整流器和逆变器的主电路和控制模块,仿真结果符合预期。然后,将整流部分与逆变部分连接起来构成了牵引变流器,将得到的输出电流作为骚扰源之一,并对其进行了时域和频域的分析,计算了各电流谐波分量占总电流的比例。电机泄漏电流是牵引系统的另一重要骚扰源。根据感应电动机泄漏电流产生的原因,详细研究了由于PWM调制引起的共模电压,建立了由电机内部杂散电容构成的共模通路模型,并且分别计算了电路中各杂散电容的值。然后在Ansys Simplorer平台上搭建了与牵引变流器电路相连的共模通路,通过仿真计算了泄漏电流,分析了该电流的谐波分量。最后,为了研究动车组车底的电磁环境,在Ansys Maxwell平台上搭建了动车组车底模型,并分别加入了主要电磁骚扰源:牵引变流系统输出电缆电流、电机泄漏电流、钢轨回流和车体回流,定性和定量分析了这四种骚扰源在车底产生的低频磁场分布。然后同时考虑这四种骚扰源,在50Hz涡流场的条件下,对动车组车底低频磁场分布特性进行了仿真分析,得出钢轨回流和电缆电流对车底影响较大的结论,这为研究高速列车电磁兼容性提供了帮助。