2024年7月15日，在国家重大科研仪器研制项目《MW级可控宽频带阻抗测量及匹配性分析仪器》和成都铁路局配套试验项目资助下，由西南交通大学何正友、胡海涛教授团队牵头，联合中国铁道科学研究院集团有限公司、国网四川省电力公司共同研制的MW级可控宽频带阻抗测量及匹配性分析仪器，在新开通的渝昆高铁友助村牵引变电所（重庆永川区）圆满完成了现场测试。此次现场测试得到了成都铁路局供电部、宜宾工电段、成都维管段等单位的大力支持，试验的成功标志着我国在大功率多谐波发射、宽频带阻抗测量、宽频带振荡理论的研究又向前迈出了坚实的一步。该仪器在低频谐波（1Hz）、高频谐波（20kHz）、宽频带谐波（1~1000个谐波同时发射）注入等核心指标处于领先水平，为铁路牵引供电系统、新能源并网系统、电力系统的阻抗建模与稳定性分析奠定了良好基础。该项目历时5年，顺利完成了项目立项、技术方案评审、生产研发、施工调试、现场示范等多个阶段，最终实现了仪器装置落地试验，并通过了四川省电子产品监督检验所的第三方认定。

图1 阻抗测量现场

图2 仪器研制部分过程

该仪器主要由高压开关柜、宽频变压器、电力电子斩波柜和电阻柜构成。其中，斩波柜通过Chirp-PWM信号控制反串联IGBT模块，投切电阻柜的模块化大功率电阻，产生频带双边可控、能量分布均匀的宽频谐波电流扰动，并通过特制宽频变压器并联注入牵引供电系统，从而获取电压响应并快速测量目标频带的宽频带阻抗特性。仪器的测量频带范围为1Hz~20kHz，一次性等幅注入的谐波个数最高可达1000个，频率分辨率最小可至1Hz。本次现场实验完成了直接供电、AT供电等多种供电方式下的牵引网阻抗测试，仅1分钟就自动完成了1Hz~20kHz的牵引网阻抗快速测量，实时获取了系统宽频带阻抗曲线与谐振幅频信息。仪器一方面可用于车网参数匹配分析，如谐振、宽频带振荡的分析与治理，另一方面可用于故障定位、保护整定校准等。该仪器的成功研制与现场测试推动了我国铁路牵引供电系统、电力系统在可控多谐波注入式阻抗测量技术方面的发展和进步，具有重要的技术引领与示范作用。

图3 不同频带下的宽频电流扰动注入效果

图4 不同供电方式下的牵引供电系统宽频带阻抗幅值/相位测量结果

此外，在四川省重大项目的资助下，团队拓展了宽频带阻抗测量技术在锂电池EIS快速测量方面的应用研究。团队所研制的测量系统通过双向DC/DC变换器向被测锂电池注入宽频扰动，该系统仅需要一个扰动周期（10s）即可获得0.1Hz-2kHz的宽频阻抗，相关研究成果已发表在IEEE TIE/TTE等国际顶级期刊上。同时，在企业项目支持下，团队已开展了将锂电池电化学阻抗谱快速测量技术嵌入电动汽车充电桩、储能电站PCS等方面的研究。

图5 锂电池电化学阻抗谱测量平台