为解决高速列车牵引变流器直流环节LC谐振回路体积大、质量重，造成整体功率密度降低，不利于轻量化等问题，引入有源功率解耦回路代替LC谐振抑制母线电压的二次纹波。为适应大功率低开关频率的轨道交通应用场景，选择Buck斩波有源功率解耦拓扑作为LC谐振回路的替代方案。通过粒子群优化（particle swarm optimization,PSO）算法设计基于CR400AF高速动车组的拓扑参数，使解耦电容容值，解耦电感感值和4次脉动幅值尽量接近群体最优值，据此建立多目标优化函数，得到最优参数。针对该解耦电路提出了基于重复控制的功率解耦策略，以解耦电容电压为控制目标，包括二阶广义积分器（second order generalized integrator,SOGI）二次脉动电流提取、直流分量跟踪、交流分量跟踪以及脉宽调制（pulse width modulation,PWM）4个部分。研究结果表明：Buck斩波有源功率解耦拓扑，相比LC谐振回路减小28.3%，相比增大支撑电容拓扑减小5%，符合直流环节轻量化目标，在直流电压纹波方面，相比LC谐振回路增大约90V，相比增大支撑电容减小35V，约为3.47%，符合小于5%的规定。同时，对比负载变化50%响应时间，Buck斩波有源功率解耦用时最少，比LC谐振回路减小34.8%，说明动态性能得到了提升。Buck斩波有源功率解耦不仅可以有效滤除二次脉动，稳定直流电压输出，使网侧电流波形更加接近于正弦波，并在低带宽条件下实现高精度的指令跟踪，提高动态性能。研究结果为直流环节轻量化的解耦拓扑选型与控制策略优化提供参考。
