目前,城市轨道交通越来越受人们的青睐,由于城市轨道的车辆站与站之间路程短,需要频繁启动。在启动会消耗掉大量的能量同时在制动的过程中会释放出大量的能量,如果我们将城轨列车制动过程中释放的能量全部收集起来供启动时候利用掉,将会节省大量的电能。对于这个问题,提出了一种超级电容储能回馈系统。当列车制动时,利用超级电容将其产生的能量储存起来;当列车启动时,将超级电容内的能量释放到牵引供电网上,接下来是本论文的主要结构。首先,结合城轨交通列车在行车过程启动与制动的特点,选择了双向DC/DC变换器作为列车超级电容储能回馈制动系统中主电路的变流器拓扑结构。并且对城市轨道列车在启动和制动过程中释放的能量进行详细的研究,由此来计算储能系统容量大小。其次,将车载超级电容储能系统以及双向DC/DC变流器作为一个完整的系统,采用状态空间平均法来对该系统进行建模仿真研究,从而推导出数学模型。而该控制系统采用的是电压外环和电流内环的双闭环PI控制,还设计了与之有关的控制参数,通过Matlab/Simulink对含车载超级电容储能系统的城市轨道列车运行系统进行仿真模拟。最后将超级电容模型、牵引变电所模型、列车数学模型结合起来,构成了车载超级电容储能回馈系统。通过控制电机的运行方式来模拟城轨车辆的启动和制动,通过对加入车载超级电容前后的电压、电流等仿真波形的分析研究可以看出,车载超级电容储能系统可以起到稳压和节能的要求,也验证了控制策略的正确性。